A9 Colisión

Tópico

Un ave en pleno vuelo puede colisionar contra una superficie sólida —una ventana de vidrio, una torre eólica, un cable eléctrico, una aeronave o una estructura urbana— y esa colisión es, entre todos los escenarios que este conjunto de modelos considera, el de mayor relevancia para la conservación aplicada: solo las colisiones contra ventanas causan, cada año, centenares de millones de muertes de aves únicamente en Norteamérica. La física que describe esta colisión es la del impulso y el momento lineal: la cantidad de movimiento que el ave lleva justo antes del impacto es la que determina, en última instancia, cuánto daño produce esa colisión.

El impulso total que la superficie sólida transfiere al ave durante la colisión depende directamente de la masa del ave y de su velocidad de vuelo en el momento del impacto: un ave más masiva o que vuela más rápido lleva más cantidad de movimiento que frenar de golpe, y por lo tanto recibe un impulso total mayor cuando esa cantidad de movimiento se detiene contra la superficie sólida.

Ese mismo impulso total, sin embargo, puede traducirse en una fuerza pico muy distinta según cuánto dure el contacto entre el ave y la superficie sólida: para un impulso total dado, cuanto más corta es la duración del contacto, mayor es la fuerza pico que el ave recibe en ese instante, porque la misma cantidad de movimiento se detiene en menos tiempo. Contra un vidrio, la duración del contacto es muy corta y la fuerza pico resultante es muy alta; contra la vegetación, en cambio, la duración del contacto es larga y esa misma cantidad de movimiento se frena de forma distribuida, con una fuerza pico mucho menor.

Esa fuerza pico es la que determina el estrés mecánico que sufren el cráneo y el esqueleto del ave en el instante de la colisión: cuanto mayor es la fuerza pico, mayor es el estrés mecánico que debe soportar el hueso, y una colisión contra una superficie con una duración de contacto muy corta, como un vidrio, concentra sobre el cráneo y el esqueleto un estrés mecánico que una colisión con la misma cantidad de movimiento pero contra una superficie de contacto más largo nunca llega a producir.

Además del impulso total y la fuerza pico, la colisión también involucra una energía cinética que el ave lleva por su masa y su velocidad de vuelo, y que la colisión debe disipar por completo en el instante del impacto. La fracción de esa energía cinética que se disipa como energía en el tejido del ave —en vez de disiparse en la deformación de la superficie sólida contra la que choca— es la que determina el daño real que sufre ese tejido, más allá del estrés mecánico puntual que ya sufrió el cráneo o el esqueleto.

A partir de la energía disipada en tejido y del estrés mecánico sobre el cráneo y el esqueleto, el modelo calcula la probabilidad de mortalidad de esa colisión como función de la energía cinética y la masa del ave, y permite comparar ese riesgo entre distintas especies —según su masa y su velocidad habitual de vuelo— y entre distintos tipos de estructura —según la duración de contacto que cada una impone—, lo que convierte a esta colisión, descrita solo con la física del impulso, el momento lineal y la energía cinética, en una herramienta directa para decidir qué estructuras representan el mayor riesgo real para qué especies.

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