A Biofísica do vôo

Tipos de vôos desenvolvidos por animais

Evolução e adaptações para o vôo Biomecânica do vôo

Denilson C. Resende resendedc@gmail.com

Na aula de hoje vamos estudar o Introdução oTipos de vôos na natureza oParaquedismo oPlaneio oPropulsionado oDinâmica do vôo oDiagrama das forças em um vôo oLei das escalas biológica

Tipos de vôos desenvolvidos pelos animais

Que existe algo entre a dinâmica e os animais.

Sabemos que a dinâmica estuda as causas dos movimentos, e a causa é dada pela força, mas os pássaros, insetos, morcegos e etc., estão se movimentando a todo tempo, quais as causas deste movimento?

Precisa-se ter a clara percepção da influência da natureza no comportamento, ações, formas e etc. em todos os seres vivos.

A natureza molda desde os seres em função de suas leis que são fundamentais (base) de tudo que existe.

Tipos de vôos desenvolvidos pelos animais o Pára-quedismo oDeslocamento vertical para baixo (com redução de velocidade.

oForça de arrasto ou arrastamento (resistência do ar) redução da velocidade depende da área efetiva de atrito (páraquedas).

o Planeio oSemelhante ao pára-quedismo, mas também ocorre deslocamento horizontal oVôo propulsionado ou vôo propriamente dito oExiste realização de trabalho para a manutenção e locomoção no ar.

Tipos de vôos desenvolvidos pelos animais

O entendimento desta dinâmica nos ajudará nos estudo dos fósseis e com isso entender o comportamento paleontólógico.

Que existe algo entre a dinâmica e os animais? Sabemos que a dinâmica estuda as causas dos movimentos, e a causa é dada pela força, mas os pássaros, insetos, morcegos e etc.

estão se movimentando a todo tempo, quais as causas deste movimento?

Tipos de vôos desenvolvidos pelos animais

Animal pára-quedista oSapo voador de borneu –Rhacoporus dulitensis

Esquilo voador Galucomis volans

Animais planadores

Colugo ou lêmur voador Cynocephalus variegatus)

Animais planadores

Lagarto planador Draco volans

Peixe voador Cypselurus haterurus

Animais planadores

Serpente voadora Chrysopelea pelias

Animais planadores

No paraquedismo temos apenas duas forças atuando sobre o sistema físico o peso do animal e a força de atrito que aqui chamamos de força de arraste P

Nesses movimentos a resistência do ar que é proporcional a , sendo v a velocidade do animal, normalmente n=1 para baixas velocidades e 2 para velocidades mais elevadas, como conseqüência dessa força, a aceleração do sistema é variável.

Animais planadores

K depende das dimensões do corpo e das características do meio, ou seja, de sua densidade. Quando v aumenta, também aumenta, no instante em que ela se iguala a força peso, teremos a=0,

Aplicando a segunda lei de Newton temos:

n z n z

Ares v m k ga mkvmgma FPF

Animais planadores Para baixa velocidade

dt mkv v m k g dv a mkt z t m ge dt dv a evv

Nesses movimentos a resistência do ar se manifesta como uma força, conhecida como força resistiva ou força de arraste.

Animais “realmente”voadores Vôo Propulsionado

Neste tipo de movimento os animais realizam um trabalho. O vôo de um animal depende da forma de seu corpo inteiro, da forma de suas asas e de sua direção de batimentos.

oAves, morcegos e insetos oA potência é fornecida pelos músculos que movimentam as asas oQuando a força de sustentação é maior que o peso do animal e a força de impulso for maior que o arrasto então o animal executará um vôo ascendente e acelerado

Animais “realmente”voadores

Achados fósseis Archaeopteryx lithographica

Evolução para o vôo o Hipótese arborícola oHipótese terrestre oHipótese Jesus Cristo (lagarto Basilicussp)

- Reconstrução de fóssil de dinossauro de 80 milhões de anos encontrado no deserto de Gobi na Mongolia, mostrando que a miniaturização foi um marco para o surgimento das aves e um precursor necessário para o vôo (Credito: F. Ippolito, American Museum of Natural History).

Evolução para o vôo

Ausência de dentes e de maxilas pesadas

Pescoço longo, muito flexível e com várias vértebras

Presença de um esterno em forma de quilha com grande área para inserção muscular

Ossos das assas e das pernas fusionados

A massa de ossos comparada a massa do corpo tem a menor proporção entre os vertebrados terrestres;

Poucas vértebras caudais fusionadas terminalmente no pigóstilo

Vértebras fusionadas à cintura pélvica formando o sinsacro

Tronco com vértebras fixas

Evolução para o vôo

Biomecânica do vôo oEfeito asa e efeito aerofólio na mão do lado de fora do carro

oFaça isso em casa (ou melhor no carro) mas nunca dirigindo!!

Princípio de Bernoulli

Daniel Bernoulli (1700-1782)

Quanto maior a velocidade de um fluido menor será a sua pressão. E vice-versa!

Ângulo de ataque Ângulo de ataque

Decolagem Decolagem

Biomecânica do vôo propulsionado oPOTÊNCIA MECÂNICA DE VÔO oRelacionado com a energia disponível e o consumo de oxigênio e a alimentação do animal.

oPotência induzida –sustentar o peso no ar (pairar).

oPotência parasita –utilizada para superar o arrasto gerado pelo atrito do ar.

oPotência de perfil –utilizada para superar o arrastamento de perfil das asas.

Fluxo de ar Movimento

Força de impulso

PesoPeso

Peso

Força de suetentação

Força de suetentação

Força de suetentação

Força de arraste

Força de arraste

Força de arraste Resultante

Resultante

Planando Levantando vôo

Pousando

Relação entre potência mecânica e as formas do corpo e das asas

Relação entre potência mecânica e as formas do corpo e das asas

Coeficiente de penetração e curvas Coeficiente de penetração e curvas

Aterrisagem Aterrisagem

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