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Atunes y ballenas para conocer el consumo energético de autos y aviones.

bellenas Comparar la propulsión de una ballena gris con la de un atún es como poner bajo la lupa a una naranja y una manzana. Y así como es incorrecto decir que un organismo está más evolucionado que otro, decir que uno se propulsa de forma más eficiente que otro es también una aberración para nuestros oídos. Sin embargo, estudiar el consumo de energía por individuo es una manera más acertada de conocer eficiencias en propulsión y, a partir de eso, crear modelos que expliquen el movimiento de autos, aviones y submarinos. Un grupo de investigadores de la Universidad Northwester, en Estados Unidos, desarrolló un sistema métrico para conocer el consumo de energía de la ballena gris y del atún durante su propulsión, mismo que será útil para describir otros vehículos en movimiento, ya sea en aire o agua.

Hagamos una analogía. Un gran camión necesita mucho más combustible para moverse la misma distancia que un pequeño auto. Siguiendo este orden de ideas, podríamos decir que la ballena necesita más energía para moverse la misma distancia que un atún. ¿Será que los músculos de la ballena necesitan más energía por las leyes de la física?

El nuevo sistema métrico propuesto, llamado “coeficiente de consumo de energía”, permite conocer cómo el flujo de energía cambia con el tamaño y la masa de los animales. Gracias a éste, ahora es posible comparar manzanas con manzanas para comprender la eficiencia energética, sin importar el tamaño del animal. Es tan eficiente para cuantificar la eficiencia de un cuerpo con autopropulsión como el sistema métrico lo es para conocer el arrastre de cuerpos aerodinámicos.

Este sistema toma en cuenta la tasa metabólica, la masa muscular y las leyes de la física. Después de analizar animales que nadan y vuelan, el grupo de investigadores midió masas de animales que variaron hasta un billón de veces. El estudio involucró una comparación entre el consumo de energía normalizada al tamaño del animal, una manera similar a como se estudia la aerodinámica de vehículos, a los que se les normaliza el arrastre. Los resultados muestran que sí, es inevitable que las ballenas necesiten más energía.

Mientras que los investigadores se han enfocado en animales que nadan y vuelan, este concepto también puede ser aplicado para medir la eficiencia de automóviles, aviones y vehículos submarinos.

Bibliografía:

Nota fuente en Eurekalert  | Artículo original en PNAS  | Nota original en el Blog de Historias Cienciacionales

¿Alguna vez has visto volar a las ballenas?

ballena Las alas y aletas se agitan en proporciones geométricas similares, como si la naturaleza hubiera generado un patrón universal entre las especies que se valen de membranas delgadas, alas emplumadas o colas pesadas y gruesas para desplazarse. Pero hay algo que hace diferente a las alas de un avión respecto a las de un ave o a las aletas de una manta raya: su flexibilidad.

Las criaturas que se deslizan en aire y agua presentan alas y aletas que se doblan sin exceder ángulos, lo cual incrementa su propulsión. Si observamos el movimiento de varias especies – desde moscas de la fruta, murciélagos, moluscos, e incluso ballenas – y estudiamos con detenimiento todo el proceso de aleteo, notaremos una variación muy pequeña en el patrón de movimiento. Una de las mayores diferencias, sin embargo, será el ángulo de doblado de aletas y alas, que va de 15º a 38º.

Sin importar sus antecedentes evolutivos, es decir, si sus ancestros más cercanos se arrastraban, caminaban o saltaban, todos los animales que se valen de alas y aletas llegaron a la misma solución para el problema de desplazarse en fluidos. Incluso ahora que su fisiología y anatomía son tan distintas entre especies – visualicemos una mosca de la fruta y una manta raya –, pareciera que siguen una ley universal de la física.

Estudiar el movimiento de los animales puede traer aplicaciones para, por ejemplo, la aeronáutica, cubriendo así la necesidad humana de replicar los ingeniosos modelos de la naturaleza.

Bibliografía:

Artículo en Nature | Nota fuente en Natue | Nota original en el Blog de Historias Cienciacionales