E8 Condições de fluido

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As condições do fluido — as propriedades físicas do ar e do ambiente atmosférico em que uma ave voa — são distintas de todos os outros componentes do sistema de voo: enquanto a asa, os ossos, os músculos e os tendões são partes da própria ave, as condições do fluido são o ambiente, um conjunto de variáveis ​​que a ave não controla, mas às quais deve se adaptar em cada voo.

Essas condições do fluido modificam diretamente os parâmetros que regem a aerodinâmica do perfil da asa e a cinemática do batimento das asas: a mesma geometria da asa e o mesmo movimento oscilatório da asa geram diferentes níveis de sustentação e propulsão, dependendo das condições do fluido em que são realizados. Além disso, as condições do fluido são um dos dados de entrada necessários para a curva de potência da ave, a relação entre a velocidade de voo e a potência muscular exigida por essa velocidade.

Um exemplo concreto de como as condições do fluido afetam o voo é a altitude: o ar a 4.000 metros tem apenas 62% da densidade do ar ao nível do mar. Como a sustentação depende diretamente da densidade do ar, uma ave voando nessa altitude precisa voar 27% mais rápido do que ao nível do mar para gerar a mesma quantidade de sustentação com a mesma asa.

Essa mesma altitude também reduz o oxigênio disponível no ar que a ave respira, de modo que o músculo peitoral, o principal motor do voo, opera com menos oxigênio do que operaria ao nível do mar para gerar a mesma potência. A combinação de menor densidade do ar, que exige voar mais rápido, com menos oxigênio disponível, o que reduz a potência que o músculo peitoral pode sustentar, é a mesma combinação que, em grandes altitudes, pode levar uma ave saudável aos limites de suas capacidades de voo.

Além da densidade do ar e do oxigênio disponível, as condições do fluido também incluem o vento, o recurso energético mais importante para as aves planadoras. O albatroz, em particular, emprega uma técnica chamada voo dinâmico, extraindo energia diretamente do gradiente de vento que se forma sobre as ondas do oceano — uma maneira de aproveitar as condições do fluido que a engenharia humana ainda não conseguiu replicar completamente. Seja reduzindo a densidade e o oxigênio disponível do ar em grandes altitudes, seja fornecendo energia utilizável através do gradiente de vento sobre as ondas, essas condições do fluido definem, em cada voo específico, a estrutura física dentro da qual a aerodinâmica do perfil da asa e a cinemática do batimento das asas da ave devem operar. A própria ave não pode modificar essa estrutura, apenas se adaptar a ela.

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