En comparación con las aves y los insectos, los murciélagos tienen alas pesadas para el tamaño de su cuerpo. Esas aletas comparativamente engorrosas pueden parecer en detrimento de la maniobrabilidad, pero una nueva investigación muestra que la masa extra del ala de los murciélagos hace posible un poco de acrobacias aéreas por excelencia: la capacidad de aterrizaral revés.
"Los murciélagos aterrizan de una manera única", dijo Sharon Swartz, bióloga de la Universidad de Brown y autora principal de la nueva investigación junto con Kenny Breuer, de la Escuela de Ingeniería de Brown. "Deben dejar de volar con la cabeza hacia adelante".a ejecutar una maniobra acrobática que los pone cabeza abajo y patas arriba. Ningún otro animal volador aterriza de la misma manera que los murciélagos ".
Pero no estaba claro exactamente cómo son capaces de generar las fuerzas necesarias para realizar esas maniobras.
"Cuando llegan a tierra no se mueven muy rápido, lo que dificulta generar las fuerzas aerodinámicas necesarias para reorientarse", dijo Breuer. "Entonces la pregunta es, ¿cómo se ponen los murciélagos en posición para aterrizar?? "
Usando un recinto de vuelo especial, cámaras de alta velocidad y algunos modelos sofisticados de computadora, los investigadores demostraron que tiene mucho que ver con la masa del ala y la inercia.
Las alas de los murciélagos son conjuntos de huesos, músculos, articulaciones, tendones y piel pesados, parecidos a una mano. Al arrojar ese peso extra del ala de manera muy precisa, los murciélagos generan fuerzas de inercia para reorientarse, en lugar de depender deLas fuerzas aerodinámicas generadas al empujar contra el aire. Es similar, dice Breuer, a la forma en que los buzos altos cambian su peso para realizar giros y vueltas, o la forma en que los gatos se reorientan para aterrizar con los pies caídos.
Los hallazgos se publican en la revista PLOS Biología .
Para el estudio, dirigido por Attila Bergou, una ex investigadora postdoctoral en el laboratorio de Breuer, los investigadores entrenaron a los murciélagos de dos especies diferentes para volar a un recinto y aterrizar en una pequeña pieza de malla fijada al techo. Se utilizaron cámaras de alta velocidad.capaz de atrapar una sutil maniobra de ala que hacen los murciélagos en una fracción de segundo antes de aterrizar.
Los videos mostraron que cuando los murciélagos se acercan al techo, retraen una de sus alas ligeramente hacia sus cuerpos, mientras agitan la otra en extensión completa. Con cada batir de ala en esa configuración asimétrica, los murciélagos giran media vuelta,ayudando a colocarlos en posición para encontrarse primero con los pies de malla. En ensayos posteriores, los investigadores retiraron la malla del techo, dejando a los murciélagos sin nada a lo que agarrarse.
Luego, los investigadores utilizaron simulaciones por computadora para confirmar que el efecto que estaban viendo se debía a la inercia en lugar de a la aerodinámica. Usaron la captura de movimiento para registrar los movimientos de los murciélagos y luego volvieron a reproducir esos movimientos a través de una simulación por computadora en la que los efectos de diferentes fuerzaspodría activarse y desactivarse. Cuando la simulación se ejecutó con las fuerzas aerodinámicas desactivadas, los murciélagos virtuales aún podían recrear el movimiento de los reales.
De manera similar, los modelos permitieron la manipulación de los parámetros de masa del ala. Los investigadores volvieron a ejecutar la simulación con la masa del ala de los murciélagos reducida a las proporciones de una mosca de la fruta, que tiene alas muy ligeras para su masa corporal. Esa simulación mostró que el aterrizajela rotación no fue posible en ausencia de fuerzas aerodinámicas.
"Lo que esto nos dice es que en los murciélagos, con sus alas pesadas, las fuerzas de inercia son las más importantes en relación con la aerodinámica", dijo Breuer. "Esa es una conclusión un poco intuitiva. Normalmente pensarías que un animalno querría tener alas tan masivas. Pero aquí, resulta que la masa se puede utilizar para algún beneficio ".
La investigación arroja luz sobre la biología básica que ayuda a los murciélagos a volar y aterrizar de la manera en que lo hacen, pero también puede ser útil en el desarrollo de máquinas voladoras hechas por el hombre.
"Desde una perspectiva de ingeniería, hay mucho interés en los drones y los microvehículos voladores", dijo Breuer. "Maniobrar o dirigir esos vehículos robóticos es un desafío. La idea aquí es que usar la redistribución de masa no es un mal enfoque."
El trabajo también brindó a los estudiantes de Brown una oportunidad educativa única.
"Los estudiantes son una parte importante de nuestro grupo de investigación", dijo Swartz. "Muchos estudiantes universitarios colaboran con nosotros en varias áreas de nuestro programa de investigación. Una de nuestras coautoras de este trabajo, Lauren Reimnetz, ahora es ahora unaveterinario en formación en la Universidad de California-Davis. Parte del trabajo para este trabajo fue un elemento de su tesis de honores de pregrado ".
Junto con Bergou, Reimnetz, Swartz y Breuer, otros autores en el artículo fueron Hamid Vejdani, Daniel Riskin y Gabriel Taubin. El trabajo fue apoyado por el programa MURI de la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea sobre vuelos bioinspirados FA9550-12-1-0210 DEF y la National Science Foundation CCF-0729126, IIS-0808718, IOS-0723392, IOS-1145549 y CCF-0915661.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Brown . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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