Você já viu animais aquáticos pularem da água e se perguntar como eles conseguem fazer isso de uma forma tão simples e graciosa? Um grupo de pesquisadores que se especializou em entrada e saída de água na natureza teve a mesma pergunta e está explorando as condições físicas específicas necessárias para os animais pularem com sucesso para fora d'água.
Durante a 71ª Reunião Anual da Divisão de Dinâmica de Fluidos da American Physical Society, que acontecerá de 18 a 20 de novembro no Georgia World Congress Center em Atlanta, Geórgia, Sunghwan Jung, professor associado de biologia e engenharia ambiental na Cornell University, e um de seus alunos, Brian Chang, irão apresentar seu trabalho projetando um sistema robótico inspirado em copépodes saltadores (minúsculos crustáceos) e sapos para iluminar um pouco da dinâmica dos fluidos em jogo quando os animais aquáticos saltam.
"Coletamos dados sobre animais aquáticos de diferentes tamanhos - de cerca de 1 milímetro a dezenas de metros - pulando da água, e foram capazes de revelar como suas alturas máximas de salto estão relacionadas ao tamanho do corpo, "disse Jung.
Na natureza, os animais freqüentemente entram e saem da água para vários fins, incluindo a fuga de predadores, captura de presas, ou se comunicando. "Mas como a água é 1, 000 vezes mais denso que o ar, entrar ou sair da água requer muito esforço, então os animais aquáticos enfrentam desafios mecânicos, "Jung disse.
Como um objeto - como um golfinho ou um copépode - salta na água, massa é adicionada a ele - uma quantidade conhecida como "massa de água arrastada". Essa massa de água arrastada é incorporada e é arrastada pelo fluxo dos corpos dos animais aquáticos. O grupo descobriu que a massa de água arrastada é importante porque limita a altura máxima de salto dos animais.
"Estamos tentando entender como os sistemas biológicos são capazes de descobrir e superar com inteligência esses desafios para maximizar seu desempenho, que também pode lançar luz sobre os sistemas de engenharia para entrar ou sair das interfaces ar-água, "Jung disse.
A maioria dos animais aquáticos são simplificados, limitando o efeito da massa de água arrastada, então a água desliza facilmente para fora de seus corpos. "É por isso que eles são tão bons saltadores, "disse Jung." Mas quando criamos e testamos um sistema robótico semelhante a animais saltadores, não saltou tanto quanto os animais. Porque? Nosso robô não é tão aerodinâmico e carrega muita água com ele. Imagine sair de uma piscina com um casaco molhado - talvez você não consiga andar devido ao peso da água. "
O robô do grupo apresenta um design simples semelhante a uma dobradiça de porta com um elástico. Um elástico é enrolado em torno do perímetro externo da dobradiça de uma porta impressa em 3D, enquanto um minúsculo fio que segura a dobradiça da porta permite que ela se mova para trás quando o fluido é empurrado para baixo. "Este robô mostra a importância da água arrastada enquanto um objeto salta da água, " ele disse.
Próximo, o grupo modificará e avançará seu sistema robótico para que ele possa pular da água em alturas mais altas, semelhantes às alcançadas por animais como copépodes ou sapos. “Este sistema pode então ser usado para vigilância perto de bacias hidrográficas, "disse Jung.
