A física desempenha um papel vital na explicação de como os animais voam, sejam eles pássaros, insetos ou mamíferos planadores como os morcegos. Aqui estão alguns princípios básicos da física que permitem o voo em animais:
1.
Aerodinâmica: Aerodinâmica é o estudo de como os objetos interagem com o ar. Pássaros e insetos têm formas corporais simplificadas com asas especialmente adaptadas para gerar sustentação e superar o arrasto. Quando um animal bate as asas, cria uma diferença na pressão do ar entre as superfícies superior e inferior das asas. Essa diferença de pressão gera sustentação, que é a força que se opõe à gravidade e mantém o animal no ar.
2.
Levantar e arrastar: A sustentação e o arrasto são duas forças opostas que afetam os animais voadores. A sustentação é a força ascendente gerada pelas asas, enquanto o arrasto é a resistência criada pelo ar à medida que o animal se move através dele. O formato das asas, o ângulo em que são seguradas e a velocidade com que o animal voa influenciam o equilíbrio entre sustentação e arrasto.
3.
Formato da asa: O formato das asas de um animal desempenha um papel crucial na geração de sustentação. As asas são tipicamente curvas, com uma borda de ataque mais espessa e uma borda de fuga mais fina. Esta assimetria cria maior pressão sob a superfície da asa, resultando em sustentação. Pássaros e insetos desenvolveram vários formatos de asas, cada um adaptado às suas necessidades específicas de voo, como voar alto, planar ou pairar.
4.
Agitação e deslizamento: Os pássaros usam principalmente o vôo agitado, onde batem ativamente as asas para gerar sustentação e impulso. O voo oscilante permite maior manobrabilidade e controle. Em contraste, os insetos e alguns pássaros também utilizam o voo planado, onde abrem as asas e aproveitam as correntes ascendentes de ar para se manterem no ar. Planar é mais eficiente em termos energéticos e é comumente usado durante voos de longa distância ou pairar.
5.
Estrutura Corporal: Além do desenho das asas, a estrutura geral do corpo dos animais voadores é crítica. Muitas aves têm ossos ocos, o que reduz o peso e ao mesmo tempo mantém a força. Os insetos têm um exoesqueleto leve e poderosos músculos de vôo presos às asas. Essas adaptações estruturais permitem que os animais gerem força e sustentação suficientes para superar seu peso e permanecer no ar.
6.
Penas e Escamas: Os pássaros têm penas, enquanto os insetos têm asas cobertas por pequenas escamas. Estas estruturas desempenham um papel na criação de uma superfície lisa e aerodinâmica, reduzindo o arrasto e melhorando a eficiência do voo. Penas e escamas também fornecem isolamento, ajudando pássaros e insetos a manter a temperatura corporal durante o voo.
A compreensão da física do voo animal inspirou avanços na tecnologia humana, como design de aeronaves, aerodinâmica e microveículos aéreos com asas oscilantes. Ao estudar a mecânica do voo dos animais, cientistas e engenheiros obtiveram informações valiosas sobre as complexidades da locomoção aérea e as maravilhas da natureza.
