¿Alguna vez viste a los animales acuáticos saltar del agua y te preguntaste cómo logran hacerlo de una manera tan ágil y elegante? Un grupo de investigadores que se especializan en la entrada y salida del agua en la naturaleza tenían la misma pregunta y están explorando el físico específicocondiciones requeridas para que los animales salten con éxito del agua.
Durante la 71ª Reunión Anual de la División de Dinámica de Fluidos de la American Physical Society, que tendrá lugar del 18 al 20 de noviembre en el Georgia World Congress Center en Atlanta, Georgia, Sunghwan Jung, profesor asociado de biología e ingeniería ambiental en la Universidad de Cornell,y uno de sus estudiantes, Brian Chang, presentará su trabajo diseñando un sistema robótico inspirado en los copépodos saltarines pequeños crustáceos y las ranas para iluminar algunas de las dinámicas de fluidos en juego cuando los animales acuáticos saltan.
"Recolectamos datos sobre animales acuáticos de diferentes tamaños, desde aproximadamente 1 milímetro a decenas de metros - saltando fuera del agua, y pudimos revelar cómo sus alturas máximas de salto están relacionadas con el tamaño de su cuerpo", dijo Jung.
En la naturaleza, los animales entran y salen del agua con frecuencia para diversos fines, como escapar de los depredadores, atrapar presas o comunicarse ". Pero dado que el agua es 1,000 veces más densa que el aire, entrar o salir del agua requiere mucho esfuerzo, por lo quelos animales acuáticos enfrentan desafíos mecánicos ", dijo Jung.
Como un objeto, como un delfín o un copépodo, salta a través del agua, se le agrega masa, una cantidad denominada "masa de agua arrastrada". Esta masa de agua arrastrada se incorpora y se arrastra por el flujofuera del cuerpo de los animales acuáticos. El grupo descubrió que la masa de agua arrastrada es importante porque limita la altura máxima de salto de los animales.
"Estamos tratando de entender cómo los sistemas biológicos pueden resolver y superar estos desafíos de manera inteligente para maximizar su rendimiento, lo que también podría arrojar luz sobre los sistemas de ingeniería para ingresar o salir de las interfaces aire-agua", dijo Jung.
La mayoría de los animales acuáticos son aerodinámicos, lo que limita el efecto de la masa de agua arrastrada, por lo que el agua se desliza fácilmente de sus cuerpos. "Es por eso que son tan buenos saltadores", dijo Jung. "Pero cuando creamos y probamos un sistema robótico similar al salto de animales, no saltó tanto como los animales. ¿Por qué? Nuestro robot no es tan aerodinámico y lleva mucha agua con él. Imagine salir de una piscina con un abrigo mojado: es posible que no pueda caminar debidoal peso del agua "
El robot del grupo presenta un diseño simple similar a una bisagra de la puerta con una banda de goma. Una banda de goma está envuelta alrededor del perímetro exterior de una bisagra de puerta impresa en 3D, mientras que un pequeño cable que sostiene la bisagra de la puerta le permite voltear cuando el fluidoes empujado hacia abajo. "Este robot muestra la importancia del agua arrastrada mientras un objeto salta del agua", dijo.
A continuación, el grupo modificará y avanzará su sistema robótico para que pueda saltar fuera del agua a alturas más altas similares a las alcanzadas por animales como copépodos o ranas. "Este sistema podría ser utilizado para la vigilancia cercacuencas de agua ", dijo Jung.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Sociedad Estadounidense de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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