A9 Colisão

Tópico

Uma ave em voo pode colidir com uma superfície sólida — uma janela de vidro, uma turbina eólica, uma linha de transmissão de energia, uma aeronave ou uma estrutura urbana — e essa colisão é, de todos os cenários considerados por este conjunto de modelos, a mais relevante para a conservação aplicada: colisões com janelas, por si só, causam centenas de milhões de mortes de aves a cada ano na América do Norte. A física que descreve essa colisão é a do impulso e do momento linear: a quantidade de momento que a ave possui imediatamente antes do impacto determina, em última análise, o dano causado pela colisão.

O impulso total que a superfície sólida transfere para a ave durante a colisão depende diretamente da massa da ave e de sua velocidade de voo no momento do impacto: uma ave mais massiva ou que voa mais rápido possui mais momento para parar abruptamente e, portanto, recebe um impulso total maior quando esse momento é interrompido contra a superfície sólida.

Esse mesmo impulso total, no entanto, pode se traduzir em uma força máxima muito diferente, dependendo da duração do contato entre a ave e a superfície sólida: para um determinado impulso total, quanto menor a duração do contato, maior a força máxima que a ave experimenta naquele instante, porque a mesma quantidade de momento é interrompida em menos tempo. Contra o vidro, a duração do contato é muito curta e a força máxima resultante é muito alta; contra a vegetação, por outro lado, a duração do contato é longa e a mesma quantidade de momento é desacelerada de forma distribuída, com uma força máxima muito menor.

Essa força máxima é o que determina a tensão mecânica experimentada pelo crânio e esqueleto da ave no momento da colisão: quanto maior a força máxima, maior a tensão mecânica que o osso deve suportar, e uma colisão com uma superfície de contato muito curta, como o vidro, concentra a tensão mecânica no crânio e esqueleto de uma forma que uma colisão com a mesma quantidade de momento, mas contra uma superfície de contato mais longa, jamais produziria.

Além do impulso total e da força máxima, a colisão também envolve energia cinética que a ave carrega devido à sua massa e velocidade de voo, energia essa que deve ser completamente dissipada no momento do impacto. A fração da energia cinética que é dissipada como energia no tecido da ave — em vez de ser dissipada como deformação da superfície sólida com a qual colide — é o que determina o dano real sofrido por esse tecido, além do estresse mecânico localizado já experimentado pelo crânio ou esqueleto. Com base na energia dissipada no tecido e no estresse mecânico no crânio e esqueleto, o modelo calcula a probabilidade de mortalidade decorrente dessa colisão em função da energia cinética e da massa da ave. Isso permite a comparação desse risco entre diferentes espécies — de acordo com sua massa e velocidade de voo típica — e entre diferentes tipos de estruturas — de acordo com a duração do contato que cada uma impõe. Isso faz com que essa colisão, descrita unicamente pela física do impulso, do momento linear e da energia cinética, seja uma ferramenta direta para determinar quais estruturas representam o maior risco real para quais espécies.

ID:4219