E5 Propulsão a Jato

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A propulsão a jato ocorre em dois contextos distintos: a propulsão contínua utilizada pelos cefalópodes, que não são peixes, e, muito mais relevante para a ictiologia, a resposta de fuga em forma de C, mediada pelo neurônio de Mauthner. Nessa resposta de fuga, o peixe primeiro acumula energia elástica curvando o corpo em forma de C e, em seguida, estende-se explosivamente, gerando um pulso de jato que o impulsiona na direção oposta à ameaça que o desencadeou. Esse mecanismo propulsivo também utiliza a ejeção de água das cavidades bucal e opercular do peixe como uma fonte adicional de impulso.

O modelo físico central que descreve esse pulso de jato afirma que a força propulsiva gerada por ele é proporcional à taxa na qual o peixe expele água, multiplicada pela velocidade dessa ejeção em relação ao próprio peixe.

A geometria desse jato — que combina a velocidade de ejeção, a duração do pulso e o diâmetro da abertura por onde a água sai — determina se o jato forma um anel de vórtice ideal. De acordo com os critérios de Gharib, isso ocorre com um valor próximo de quatro nessa combinação geométrica, maximizando o impulso obtido para cada unidade de energia gasta.

Em peixes com bexiga natatória e boca e opérculo de tamanho adequado, a ejeção de água que ocorre durante o reflexo de Mauthner pode gerar acelerações entre 40 e 100 metros por segundo ao quadrado em menos de 30 milissegundos.

A velocidade máxima de fuga que o peixe atinge com essa resposta em forma de C é proporcional ao seu comprimento corporal e à quantidade de músculo branco disponível — o mesmo músculo de contração rápida e fatigável descrito no modelo de eletromiografia desta coleção, que é o músculo que o peixe recruta precisamente para sprints e para essa explosão em forma de C. A eficiência do jato pulsado é geralmente menor do que a eficiência da propulsão contínua da onda caudal descrita nos modelos de propulsão desta coleção, mas sua potência máxima é muito maior, tornando essa resposta em forma de C a estratégia ideal para a sobrevivência contra um predador, mesmo ao custo de uma menor eficiência energética.

O comportamento esperado dessa propulsão a jato é que a distância que o peixe consegue percorrer nos primeiros 100 milissegundos seja o indicador mais forte de sua sobrevivência contra o predador, e que a resposta de Mauthner, que desencadeia todo esse mecanismo, tenha uma latência fixa entre dois e seis milissegundos, determinada pela velocidade de condução nervosa do axônio gigante de Mauthner, o mesmo tipo de condução nervosa que, como descrito no modelo de colapso térmico desta coleção, pode ser comprometido por um choque térmico.

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