Os tubarões mako curtos são chamados de "chitas do oceano, "capaz de nadar a velocidades estimadas de 70 ou 80 milhas por hora. Para investigar como os animais alcançam essa façanha impressionante, A engenheira aeronáutica Amy Lang, da Universidade do Alabama, e seus colegas testaram amostras reais de pele de tubarão mako, retirado da região do flanco do animal, em experimentos de túnel de água.

O trabalho será descrito esta semana no Encontro de Março da American Physical Society de 2019 em Boston. Lang fará parte de uma coletiva de imprensa na reunião descrevendo o trabalho. As informações para fazer logon para assistir e fazer perguntas remotamente estão incluídas no final deste comunicado à imprensa.

Lang e seus colegas estavam especificamente interessados ​​no efeito de escamas flexíveis de aproximadamente 0,2 milímetros localizadas em locais específicos no corpo do tubarão, como no flanco e nas barbatanas. As escamas podem flexionar em ângulos superiores a 40 graus em relação ao corpo - mas apenas na direção de reversão do fluxo. Em outras palavras, se você passasse a mão sobre o tubarão do nariz à cauda, a pele ficaria macia; na outra direção, seria áspero como uma lixa. A resistência de sua mão também é uma resistência ao fluxo de água. "Impede que o fluxo reverta perto da pele, que de outra forma levaria ao que chamamos de separação de fluxo, "Lang disse.

A separação do fluxo é a fonte mais influente de resistência em uma aeronave, chamado arrasto de pressão. "Este é o arrasto que você experimenta se colocar a mão para fora da janela do carro verticalmente ao fluxo de ar, "disse Lang, um engenheiro com foco em dinâmica de fluidos experimental.

Na frente da sua mão, há alta pressão empurrando para trás. E nas costas da sua mão, há baixa pressão empurrando para a frente. A soma das forças de pressão produz uma força líquida de arrasto. O mesmo é verdade sempre que um fluxo se separa, até mesmo em um corpo liso como um tubarão - ou uma bola de golfe, ela disse.

"As covinhas em uma bola de golfe são um exemplo de controle de separação que reduz o arrasto de pressão, mantendo o fluxo ao redor da bola e reduzindo o tamanho da esteira. Você pode acertar uma bola de golfe com covinhas 30 por cento mais longe do que se a mesma bola fosse lisa , "Lang disse.

Usando uma técnica chamada velocimetria de imagem digital de partículas para produzir medições detalhadas da velocidade do fluxo de água sobre e ao redor da pele, Lang e sua equipe descobriram que a separação do fluxo estava de fato sendo controlada por uma capacidade de "eriçamento passivo" da geometria microscópica da superfície das escamas do tubarão.

"Montamos um experimento no túnel com uma quantidade medida de separação de fluxo induzida em uma superfície lisa. Em seguida, substituímos a superfície lisa por pele de tubarão e requantificamos a separação de fluxo, "Lang explicou." Em todos os casos com a pele do flanco, vimos o tamanho da região de fluxo separada reduzido significativamente pela presença da pele. "

O trabalho, que foi financiado em parte pela Boeing e pelo Exército dos EUA, pode levar a novos projetos para reduzir o arrasto em aeronaves e helicópteros, aumentando sua agilidade. "O potencial de uma superfície feita pelo homem utilizar este mecanismo inteiramente passivo, mesmo no ar, é muito emocionante, "Lang disse.