M7 Locomoção Aérea

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O voo ativo, realizado pelo bater de asas, é exclusivo dos morcegos entre os mamíferos. Suas asas membranosas — o patágio — são extremamente deformáveis ​​em comparação com as asas rígidas de outros animais voadores.

O voo ativo com essas asas combina duas condições aerodinâmicas: a sustentação gerada pelas asas deve ser exatamente igual ao peso do morcego para um voo nivelado, sem subidas nem descidas, e o impulso que elas produzem deve ser exatamente igual à resistência do ar para uma velocidade constante.

A potência mecânica total que o morcego precisa desenvolver para sustentar esse voo nivelado não é a mesma em todas as velocidades: ela atinge um mínimo em uma velocidade ótima específica e aumenta tanto abaixo quanto acima dela, traçando uma curva em forma de U. Isso ocorre porque a resistência do ar que atua diretamente sobre o corpo e as asas aumenta com o cubo da velocidade, enquanto a resistência adicional associada à geração de sustentação diminui à medida que a velocidade aumenta. Em baixas velocidades, essa segunda resistência predomina e, em altas velocidades, a primeira predomina.

O voo dos morcegos ocorre dentro de um regime de fluxo de ar específico ao redor da asa: um número adimensional que compara a importância das forças inerciais do ar versus as forças viscosas assume valores entre dez mil e cem mil no voo dos morcegos. Dentro dessa faixa, os efeitos viscosos e inerciais do ar são comparáveis, sem que nenhum domine claramente o outro.

Precisamente porque suas asas são tão deformáveis, os morcegos podem modular ativamente a forma da asa a cada batida, algo que uma asa rígida convencional não consegue fazer. Essa modulação ativa permite que eles aproveitem os vórtices que se formam sobre a borda de ataque da asa a cada batida, vórtices que fornecem sustentação adicional e que não se formam nas asas rígidas de outras criaturas voadoras.

A frequência com que um morcego bate as asas também tem um valor ideal, que coincide com a frequência de ressonância natural de seu próprio sistema muscular e esquelético: bater as asas perto dessa frequência de ressonância é o que lhe permite sustentar o voo com o mínimo esforço muscular ativo possível.

O patágio mencionado no início, em outros mamíferos que não batem as asas ativamente, desempenha uma função diferente: nos esquilos-voadores, essa mesma membrana atua como uma asa curta e larga que lhes permite planar entre as árvores sem bater as asas, sustentados unicamente pelo ar que flui sobre ela durante a descida.

A distância que o animal consegue percorrer horizontalmente para cada metro que desce durante o voo planado é determinada pela razão de planeio: a relação entre a sustentação gerada pela membrana e a resistência do ar que essa mesma membrana produz durante o planeio. Os esquilos-voadores atingem razões de planeio entre dois e cinco metros de movimento horizontal para a frente para cada metro de descida, enquanto os morcegos planadores, com suas asas membranosas mais aerodinamicamente eficientes, atingem razões entre seis e dez, cobrindo uma distância horizontal muito maior para cada metro que perdem em altitude.

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