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      Porque Vuelan los Insectos (# 53)

 

A través de una fórmula matemática Un físico argentino demostró por qué vuelan
los insectos
Es el remolino de aire alrededor de sus alas lo que asegura su sustentación

¿Cómo hace un abejorro para mantenerse en vuelo con sus pequeñas alas y su
pesado cuerpo? Desde hace más de 50 años esta pregunta desvela a los
científicos, y dio lugar al "mito del abejorro", que se generó alrededor de
1930, cuando los físicos aplicaron al vuelo de los insectos las leyes que
explican cómo se sustenta un avión en el aire. Según los cálculos, era
imposible que el abejorro volara. Pero la realidad, a veces, puede jugarle una
mala pasada a la ciencia.

Sin embargo, un físico de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la
UBA acaba de resumir en una fórmula matemática la explicación de por qué los
insectos no se estrellan contra el suelo cuando se proponen volar. El doctor
Fernando Minotti, del Departamento de Física de la mencionada facultad,
explica, en un artículo publicado en la prestigiosa revista Physical Review,
qué fuerzas actúan sobre las alas de los insectos para lograr sustentación aun
en los movimientos más osados, esos que no podría ni imaginar el piloto más
experimentado.

Rumbo impredecible

El ala de un avión le hace frente al aire en una posición casi horizontal, con
una inclinación muy pequeña. Así, el aire fluye suavemente por arriba y por
debajo del ala, con una diferencia de presión (es mayor abajo) que mantiene en
vuelo la máquina. Si el ángulo entre el ala y la dirección del aire se hace
más amplio, llega un punto en que la sustentación se pierde y el avión cae,
sin remedio. Esto puede suceder, por ejemplo, en casos de ascensos bruscos.

Este problema se debe a que, al aumentar el ángulo de inclinación, se produce
una interrupción del flujo suave de aire y un cambio en las presiones.

El vuelo de los insectos suele ser desordenado e impredecible, con cambios
repentinos en la dirección. Pueden volar con ángulos de ataque muy grandes, es
decir, con una inclinación superior a los 45 grados. Sin embargo, se mantienen
en el aire como si nada.

Los insectos son animales predominantes en el planeta, al menos si se
considera el enorme número de especies que abarcan. Y la habilidad para volar
es uno de los factores que contribuyen a ese predominio. Además, el vuelo no
sólo les sirve para transportarse, sino también para capturar presas, defender
territorio o cortejar a su pareja.

La clave de esa maravillosa capacidad para volar es lo que Fernando Minotti
intentó desentrañar apelando a la matemática y haciendo uso de las más
elementales leyes de la física.

"Lo que desarrollamos es una teoría matemática analítica que permite explicar
por qué en los insectos no hay una interrupción del flujo alrededor del ala,
aun con ángulos grandes de ataque", afirma Minotti, que es investigador del
Conicet. La clave parece estar en un vórtice o remolino que se forma en cada
una de sus alas y que persiste con todos los cambios de movimiento. Este
vórtice regulariza el flujo del aire en el borde delantero del ala y asegura
un flujo suave cualquiera que sea el ángulo de ataque.

Robots voladores

Minotti comparó sus resultados matemáticos con los experimentos realizados por
el neurobiólogo estadounidense Michael Dickinson, profesor en la Universidad
de California, en Berkeley. Este investigador creó "Robofly", un insecto robot
con alas de 60 centímetros de largo que se mueve en el interior de un barril
de dos toneladas de aceite mineral.

Un conjunto de cámaras de video graba todos los movimientos del enorme
insecto, y los sensores ubicados en las alas registran las fuerzas que ejerce
sobre ellas el fluido viscoso. En estos experimentos, Dickinson había
observado que sobre el ala del robot se producía un vórtice, es decir, un
remolino de aire. Sin embargo, cómo se generaba y qué función cumplía ese
vórtice en el vuelo eran un misterio.

Junto con el licenciado Enzo Speranza, Minotti logró explicar cómo se origina
ese vórtice, que podría tener un papel importante para mantener la
sustentación. "El vórtice se forma en cada una de las alas del insecto y su
tamaño es prácticamente independiente del tipo de ala y del tipo de vuelo. Más
aún, persiste a pesar de los cambios bruscos de dirección del movimiento",
detalla el investigador.

De acuerdo con su explicación, las fuerzas que operan en el vuelo del insecto
se resumen en una sencilla fórmula. Y ese cálculo puede hacerse en una PC, es
decir, no se necesita una gran computadora. Esta información, además de
resolver un enigma histórico, puede tener aplicaciones prácticas. Por ejemplo,
en el diseño de diminutos robots voladores para hacer monitoreo ambiental y
detección de gases tóxicos en minas, entre otros usos.

Tendrán alas pequeñas y cuerpos que deberán contener sensores o pequeñas
cámaras de video. La fórmula matemática puede contribuir a que esos
desarrollos sean exitosos.

Centro de Divulgación Científica, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales,
UBA

Por Susana Gallardo
Para LA NACION


 

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