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Os robôs foram projetados para se mover de maneiras que imitam os movimentos dos animais, como caminhar e nadar. Os cientistas agora estão considerando como projetar robôs que imitem o movimento de deslizamento exibido por cobras voadoras.
Dentro Física dos Fluidos, da AIP Publishing, pesquisadores da Universidade da Virgínia e da Virginia Tech exploraram o mecanismo de produção de sustentação das cobras voadoras, que ondulam de um lado para o outro enquanto se movem do topo das árvores para o chão para escapar de predadores ou para se mover rapidamente e eficientemente. A ondulação permite que as cobras deslizem por longas distâncias, chegando a 25 metros de uma torre de 15 metros.
Para entender como as ondulações fornecem sustentação, os pesquisadores desenvolveram um modelo computacional derivado de dados obtidos por meio de vídeos de alta velocidade de cobras voadoras. Um componente chave deste modelo é a forma transversal do corpo da cobra, que se assemelha a um frisbee alongado ou a um disco voador.
A forma da seção transversal é essencial para entender como a cobra pode planar até agora. Em um frisbee, o disco giratório cria maior pressão de ar abaixo do disco e sucção em sua parte superior, levantando o disco no ar. Para ajudar a criar o mesmo tipo de diferencial de pressão em todo o corpo, a cobra ondula de um lado para o outro, produzindo uma região de baixa pressão acima das costas e uma região de alta pressão abaixo da barriga. Isso levanta a cobra e permite que ela deslize pelo ar.
“A ondulação horizontal da cobra cria uma série de grandes estruturas de vórtice, incluindo vórtices de ponta, LEV, e vórtices de ponta, TEV”, disse o autor Haibo Dong, da Universidade da Virgínia. “A formação e o desenvolvimento do LEV na superfície dorsal ou posterior do corpo da cobra desempenham um papel importante na produção de sustentação”.
As LEVs se formam perto da cabeça e voltam ao longo do corpo. Os investigadores descobriram que os LEVs seguram por intervalos mais longos nas curvas do corpo da cobra antes de serem eliminados. Essas curvas se formam durante a ondulação e são fundamentais para entender o mecanismo de elevação.
O grupo considerou várias características, como o ângulo de ataque que a cobra forma com o fluxo de ar que se aproxima e a frequência de suas ondulações, para determinar quais eram importantes para produzir o deslizamento. Em seu ambiente natural, as cobras voadoras normalmente ondulam em uma frequência entre 1-2 vezes por segundo. Surpreendentemente, os pesquisadores descobriram que uma ondulação mais rápida diminui o desempenho aerodinâmico.
“A tendência geral que vemos é que um aumento de frequência leva a uma instabilidade na estrutura do vórtice, fazendo com que alguns tubos de vórtice girem.
Os cientistas esperam que suas descobertas levem a uma maior compreensão do movimento de deslizamento e a um design mais otimizado para robôs de cobras deslizantes.
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Instituto Americano de Física. Observação: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e tamanho.
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