Como um bando de pássaros voa de maneira coordenada e aparentemente sem esforço? Um novo estudo de uma equipe de matemáticos da Universidade de Nova York sugere que a resposta está em interações aerodinâmicas precisas e até então desconhecidas. O impacto aerodinâmico depende do tamanho do grupo voador. É benéfico para pequenos grupos e atrapalha

Como um bando de pássaros voa de maneira coordenada e aparentemente sem esforço?

Um novo estudo de uma equipe de matemáticos da Universidade de Nova York sugere que a resposta está em interações aerodinâmicas precisas e até então desconhecidas. O impacto aerodinâmico depende do tamanho do grupo voador. É benéfico para pequenos grupos e atrapalha os grandes.

Em pequenos bandos de pássaros, as interações aerodinâmicas permitem que cada membro mantenha uma posição particular em relação ao seu vizinho líder, mas em grupos maiores, um efeito faz com que os membros sejam movidos de suas posições e pode resultar em colisões.

Anteriormente, os cientistas determinaram como as aves se movem em grupos. Neste novo estudo, os cientistas realizaram experimentos imitando as interações de duas aves.

Os pesquisadores desenvolveram flappers mecânicos que imitam as formações colunares das aves, nas quais as aves se alinham uma atrás da outra. As asas de plástico, que foram impressas em 3D e usaram motores para bater na água, foram projetadas para imitar o fluxo de ar ao redor das asas de um pássaro durante o voo. Um vídeo do experimento mostrou como esse “bando simulado” se movia pela água e podia se organizar livremente em uma fila ou fila.

Dependendo do tamanho do grupo, os fluxos tiveram efeitos variados na organização do grupo.

Os cientistas encontraram um efeito em que cada voador em pequenos grupos de até quatro recebe assistência das interações aerodinâmicas para manter sua posição em relação a seus vizinhos.

Leif Ristroph, professor associado do Instituto Courant de Ciências Matemáticas da Universidade de Nova York, disse: “Se um panfleto é deslocado de sua posição, os vórtices ou redemoinhos de fluxo deixados pelo vizinho líder ajudam a empurrar o seguidor de volta ao lugar e mantê-lo lá. Isso significa que os panfletos podem se montar automaticamente em uma fila ordenada de espaçamento regular sem esforço extra, já que a física faz todo o trabalho.”

“Para grupos maiores, no entanto, essas interações de fluxo fazem com que membros posteriores sejam empurrados e jogados fora de posição, normalmente causando uma quebra do rebanho devido a colisões entre os membros. Isso significa que os grupos muito longos vistos em alguns tipos de aves não são fáceis de formar, e os membros posteriores provavelmente têm que trabalhar constantemente para manter suas posições e evitar colidir com seus vizinhos.”

Em seguida, os cientistas usaram modelagem matemática para compreender as forças fundamentais que guiam os dados experimentais. Eles concluíram que, semelhante a como as molas mantêm os vagões de trem juntos, as interações mediadas pelo fluxo entre vizinhos servem como as molas reais que mantêm cada membro no lugar.

No entanto, como essas “molas” operam apenas em uma direção – um pássaro líder pode empurrar um seguidor, mas não vice-versa – membros posteriores tendem a reverberar ou oscilar de forma errática devido a essa interação não recíproca.

Joel Newbolt, um estudante de pós-graduação em física da NYU na época da pesquisa, disse: “As oscilações parecem ondas que balançam os membros para frente e para trás e que viajam pelo grupo e aumentam de intensidade, fazendo com que os membros posteriores caiam juntos”.

Os cientistas chamaram esses novos tipos de ondas de “pisos”, com base no conceito semelhante de fônons, que se referem a ondas vibracionais em sistemas de massas ligadas por molas e são usadas para modelar os movimentos de átomos ou moléculas em cristais ou outros materiais.

Newbolt acrescenta, “Nossas descobertas, portanto, levantam algumas conexões interessantes com a física material, na qual pássaros em um bando ordenado são análogos a átomos em um cristal regular.”

Referência da revista:

  1. Newbolt, J.W., Lewis, N., Bleu, M. et al. As interações de fluxo levam a formações de voo auto-organizadas interrompidas por ondas auto-amplificadoras. Nat Commun 15, 3462 (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-47525-9
Atualizado em by Kendall Parks
Registro Rápido

3 Estratégias pré-construídas Incluídas, automatize suas ideias de negociação sem escrever código .

100%
Pontuação de Confiança

Ganhe $10.000 Virtuais Ilimitados! Depósito Inicial Não é Necessário.

icon Saiba Mais! icon Saiba Mais!
Pontuação de Confiança
icon Saiba Mais! icon Saiba Mais!
Pontuação de Confiança
icon Saiba Mais! icon Saiba Mais!
Risco de Perda de Capital
Pontuação de Confiança
Como um bando de pássaros voa de maneira coordenada e aparentemente sem esforço? Um novo estudo de uma equipe de matemáticos da Universidade de Nova York sugere que a resposta está em interações aerodinâmicas precisas e até então desconhecidas. O impacto aerodinâmico depende do tamanho do grupo voador. É benéfico para pequenos grupos e atrapalha
banner image