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Aves

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Las aves tienen una forma de volar muy peculiar que las diferencia de las técnicas utilizadas por los humanos en sus aeronaves. En este caso, las alas desempeñan una doble función, generando tanto sustentación como propulsión, incluso cuando el ave está inmóvil.

>Modelo

ID:(2056, 0)


Mecanismos

Descripción


ID:(15178, 0)


Estudio del vuelo de la paloma, vista lateral

Descripción

Si observamos el video de una paloma volando desde una perspectiva lateral, podemos apreciar cómo adelanta y retrasa sus alas.



Durante la fase de avance, el ave logra generar sustentación, mientras que al retroceder busca impulsarse.

ID:(1587, 0)


Estudio del vuelo de la paloma, vista frontal

Descripción

Si observamos el video de una paloma volando desde una perspectiva frontal, podemos apreciar cómo despliega y contrae sus alas.



Durante la fase de avance, el ave despliega sus alas por primera vez para generar sustentación, mientras que durante la fase de retroceso, las despliega por segunda vez para buscar impulso.

ID:(1589, 0)


Forma del ala

Descripción

Para modelar el ala, debemos estimar la envergadura de las alas ($L$), el ancho el ancho del ala ($w$) y la altura del ala ($d$) del ala para poder calcular la superficie que genera sustentación ($S_w$) y el perfil total del objeto ($S_p$). Un artículo con datos sobre aves migratorias se encuentra en [1]:

Ave $m$ [kg] $S_w$ [m2] $L$ [m] $\Delta$ [m]
Collalba 0,0232 0,01366 0,264 0,052
Bisbita de pradera 0,0199 0,0143 0,273 0,052
Ruiseñor 0,0197 0,01059 0,221 0,048
Golondrina común 0,0182 0,01446 0,328 0,044
Petirrojo 0,0182 0,01026 0,224 0,046
Lavandera amarilla 0,0176 0,01051 0,248 0,042
Papamoscas manchado 0,0153 0,01209 0,262 0,046
Colirrojo 0,015 0,01006 0,200 0,050
Reinita torcaz 0,0123 0,00779 0,200 0,039
Papamoscas cerrojillo 0,012 0,00873 0,200 0,044
Serín 0,0114 0,00828 0,214 0,039
Curruca sauceda 0,0087 0,00768 0,194 0,040
Cresta dorada 0,0054 0,00504 0,146 0,035



Nota: En este caso, se indican las superficies de las alas y las envergaduras, por lo que se puede estimar el ancho mediante $S_w/L$. De igual forma, la altura del ala se puede estimar a partir del área del perfil dividido por la envergadura $S_p/L$, aunque en este caso no estamos considerando que el perfil incluye la sección del cuerpo del ave.

[1] "Field Estimates of Body Drag Coefficient on the basis of dives in passerine Birds" (Estimaciones de campo del coeficiente de resistencia corporal a partir de inmersiones en aves paseriformes), Anders Hedenström, Felix Liechti, The Journal of Experimental Biology, 204, 1167-1175 (2001)

ID:(1585, 0)


Ejemplo de factores del ala

Descripción

Al comparar diferentes tipos de alas, es evidente que las aves rapaces suelen tener alas más cortas y anchas, mientras que las aves migratorias presentan alas más largas y estrechas. Por esta razón, tiene sentido definir el relación de aspecto ($\gamma_w$) como la relación entre la envergadura de las alas ($L$) y el ancho del ala ($w$):

Ejemplo de factor de ala


ID:(7043, 0)


Modelo

Descripción


ID:(15191, 0)


Aves

Descripción

Las aves tienen una forma de volar muy peculiar que las diferencia de las técnicas utilizadas por los humanos en sus aeronaves. En este caso, las alas desempeñan una doble función, generando tanto sustentación como propulsión, incluso cuando el ave está inmóvil.

Variables

Símbolo
Texto
Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS
$d$
d
Altura del ala
m
$w$
w
Ancho del ala
m
$L$
L
Envergadura de las alas
m
$S_p$
S_p
Perfil total del objeto
m^2
$\gamma_w$
gamma_w
Relación de aspecto
-
$\gamma_d$
gamma_d
Relación de espesor a envergadura
-
$S_w$
S_w
Superficie que genera sustentación
m^2

Cálculos


Primero, seleccione la ecuación:   a ,  luego, seleccione la variable:   a 

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

Cálculos

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

 Variable   Dado   Calcule   Objetivo :   Ecuación   A utilizar



Ecuaciones

As como la potencia en vuelo ($P$) est relacionado con la densidad ($\rho$), el perfil total del objeto ($S_p$), el coeficiente de resistencia ($C_W$), la masa del cuerpo ($m$), la aceleración gravitacional ($g$), la constante de proporcionalidad del coeficiente de sustentación ($c$), la superficie que genera sustentación ($S_w$) y la velocidad respecto del medio ($v$) a trav s de

$ P =\displaystyle\frac{1}{2} \rho S_p C_W v ^3 + \displaystyle\frac{2 m ^2 g ^2}{ c ^2 S_w \rho }\displaystyle\frac{1}{ v }$

,

junto con las definiciones de la superficie que genera sustentación ($S_w$) en t rminos de el ancho del ala ($w$)

$ S_w = L \Delta $

,

y el relación de aspecto ($\gamma_w$)

$ \gamma_w =\displaystyle\frac{ w }{ L }$

,

as como la masa del cuerpo de la aeronave ($m_p$) en relaci n con la altura del ala ($d$)

$ S_p = L \delta $

,

y el relación de espesor a envergadura ($\gamma_d$)

$ \gamma_r =\displaystyle\frac{ d }{ w }$

,

finalmente, como

$ P_w =\displaystyle\frac{1}{2} \rho L ^2 C_w v ^3\displaystyle\frac{1}{ \gamma_p }+\displaystyle\frac{2 m ^2 g ^2}{ c ^2 L ^2 \rho } \gamma_w \displaystyle\frac{1}{ v }$

.

(ID 9593)


Ejemplos


(ID 15178)

Si observamos el video de una paloma volando desde una perspectiva lateral, podemos apreciar c mo adelanta y retrasa sus alas.



Durante la fase de avance, el ave logra generar sustentaci n, mientras que al retroceder busca impulsarse.

(ID 1587)

Si observamos el video de una paloma volando desde una perspectiva frontal, podemos apreciar c mo despliega y contrae sus alas.



Durante la fase de avance, el ave despliega sus alas por primera vez para generar sustentaci n, mientras que durante la fase de retroceso, las despliega por segunda vez para buscar impulso.

(ID 1589)

Para modelar el ala, debemos estimar la envergadura de las alas ($L$), el ancho el ancho del ala ($w$) y la altura del ala ($d$) del ala para poder calcular la superficie que genera sustentación ($S_w$) y el perfil total del objeto ($S_p$). Un art culo con datos sobre aves migratorias se encuentra en [1]:

Ave $m$ [kg] $S_w$ [m2] $L$ [m] $\Delta$ [m]
Collalba 0,0232 0,01366 0,264 0,052
Bisbita de pradera 0,0199 0,0143 0,273 0,052
Ruise or 0,0197 0,01059 0,221 0,048
Golondrina com n 0,0182 0,01446 0,328 0,044
Petirrojo 0,0182 0,01026 0,224 0,046
Lavandera amarilla 0,0176 0,01051 0,248 0,042
Papamoscas manchado 0,0153 0,01209 0,262 0,046
Colirrojo 0,015 0,01006 0,200 0,050
Reinita torcaz 0,0123 0,00779 0,200 0,039
Papamoscas cerrojillo 0,012 0,00873 0,200 0,044
Ser n 0,0114 0,00828 0,214 0,039
Curruca sauceda 0,0087 0,00768 0,194 0,040
Cresta dorada 0,0054 0,00504 0,146 0,035



Nota: En este caso, se indican las superficies de las alas y las envergaduras, por lo que se puede estimar el ancho mediante $S_w/L$. De igual forma, la altura del ala se puede estimar a partir del rea del perfil dividido por la envergadura $S_p/L$, aunque en este caso no estamos considerando que el perfil incluye la secci n del cuerpo del ave.

[1] "Field Estimates of Body Drag Coefficient on the basis of dives in passerine Birds" (Estimaciones de campo del coeficiente de resistencia corporal a partir de inmersiones en aves paseriformes), Anders Hedenstr m, Felix Liechti, The Journal of Experimental Biology, 204, 1167-1175 (2001)

(ID 1585)

Al comparar diferentes tipos de alas, es evidente que las aves rapaces suelen tener alas m s cortas y anchas, mientras que las aves migratorias presentan alas m s largas y estrechas. Por esta raz n, tiene sentido definir el relación de aspecto ($\gamma_w$) como la relaci n entre la envergadura de las alas ($L$) y el ancho del ala ($w$):

Ejemplo de factor de ala


(ID 7043)


(ID 15191)

La superficie que genera sustentación ($S_w$) se puede estimar utilizando la envergadura de las alas ($L$) y el ancho del ala ($w$) a trav s de:

$ S_w = L \Delta $


(ID 4553)

Para estimar el perfil total del objeto ($S_p$), puedes utilizar la envergadura de las alas ($L$) y la altura del ala ($d$), como se muestra a continuaci n:

$ S_p = L \delta $


(ID 4554)

El relación de aspecto ($\gamma_w$) se define como la relaci n entre el ancho del ala ($w$) y la envergadura de las alas ($L$), indicando la proporci n o v nculo entre ambas variables:

$ \gamma_w =\displaystyle\frac{ w }{ L }$


(ID 4551)

El relación de aspecto ($\gamma_w$) puede definirse como el relación de espesor a envergadura ($\gamma_d$), que establece la relaci n entre el ancho del ala ($w$) y ERROR:6338

$ \gamma_r =\displaystyle\frac{ d }{ w }$


(ID 4555)

As como la potencia en vuelo ($P$) est relacionado con la densidad ($\rho$), el perfil total del objeto ($S_p$), el coeficiente de resistencia ($C_W$), la masa del cuerpo ($m$), la aceleración gravitacional ($g$), la constante de proporcionalidad del coeficiente de sustentación ($c$), la superficie que genera sustentación ($S_w$) y la velocidad respecto del medio ($v$) a trav s de

$ P =\displaystyle\frac{1}{2} \rho S_p C_W v ^3 + \displaystyle\frac{2 m ^2 g ^2}{ c ^2 S_w \rho }\displaystyle\frac{1}{ v }$

,

podemos expresar la potencia en t rminos de el relación de aspecto ($\gamma_w$) y el relación de espesor a envergadura ($\gamma_d$) como

$ P_w =\displaystyle\frac{1}{2} \rho L ^2 C_w v ^3\displaystyle\frac{1}{ \gamma_p }+\displaystyle\frac{2 m ^2 g ^2}{ c ^2 L ^2 \rho } \gamma_w \displaystyle\frac{1}{ v }$

.

(ID 9593)


ID:(2056, 0)