¿Alguna vez has visto a los animales acuáticos saltar del agua y te has preguntado cómo se las arreglan para hacerlo de una manera tan ágil y elegante? Un grupo de investigadores que se especializa en la entrada y salida de agua en la naturaleza tuvo la misma pregunta y está explorando las condiciones físicas específicas requeridas para que los animales salten con éxito fuera del agua.
Durante la 71a Reunión Anual de la División de Dinámica de Fluidos de la Sociedad Estadounidense de Física, que tendrá lugar del 18 al 20 de noviembre en el Georgia World Congress Center en Atlanta, Georgia, Sunghwan Jung, profesor asociado de biología e ingeniería ambiental en la Universidad de Cornell, y uno de sus alumnos, Brian Chang, presentarán su trabajo diseñando un sistema robótico inspirado en copépodos saltarines (pequeños crustáceos) y ranas para iluminar algunas de las dinámicas de fluidos en juego cuando los animales acuáticos saltan.
"Recopilamos datos sobre animales acuáticos de diferentes tamaños, desde aproximadamente 1 milímetro hasta decenas de metros, saltando fuera del agua, y pudieron revelar cómo se relacionan sus alturas máximas de salto con el tamaño de su cuerpo, "dijo Jung.
En naturaleza, los animales se mueven con frecuencia dentro y fuera del agua para diversos fines, incluido escapar de los depredadores, atrapar presas, o comunicarse. "Pero como el agua es 1, 000 veces más denso que el aire, entrar o salir del agua requiere mucho esfuerzo, para que los animales acuáticos se enfrenten a desafíos mecánicos, "Dijo Jung.
Cuando un objeto, como un delfín o un copépodo, salta a través del agua, se le añade masa, una cantidad denominada "masa de agua arrastrada". Esta masa de agua arrastrada se incorpora y es arrastrada por el flujo de los cuerpos de los animales acuáticos. El grupo descubrió que la masa de agua arrastrada es importante porque limita la altura máxima de salto de los animales.
"Estamos tratando de comprender cómo los sistemas biológicos pueden resolver y superar estos desafíos de manera inteligente para maximizar su rendimiento, lo que también podría arrojar luz sobre los sistemas de ingeniería para ingresar o salir de las interfaces aire-agua, "Dijo Jung.
La mayoría de los animales acuáticos son aerodinámicos, limitar el efecto de la masa de agua arrastrada, para que el agua se deslice fácilmente de sus cuerpos. "Por eso son tan buenos saltadores, ", dijo Jung." Pero cuando hicimos y probamos un sistema robótico similar a los animales saltarines, no saltaba tanto como los animales. ¿Por qué? Nuestro robot no es tan aerodinámico y lleva mucha agua consigo. Imagínese salir de una piscina con un abrigo mojado; es posible que no pueda caminar debido al peso del agua ".
El robot del grupo presenta un diseño simple similar a la bisagra de una puerta con una goma elástica. Una banda de goma se envuelve alrededor del perímetro exterior de una bisagra de puerta impresa en 3D, mientras que un alambre diminuto que sujeta la bisagra de la puerta le permite retroceder cuando se empuja el líquido hacia abajo. "Este robot muestra la importancia del agua arrastrada mientras un objeto salta fuera del agua, " él dijo.
A continuación, el grupo modificará y avanzará su sistema robótico para que pueda saltar fuera del agua a alturas más altas similares a las alcanzadas por animales como copépodos o ranas. "Este sistema podría utilizarse para la vigilancia cerca de las cuencas hidrográficas, "dijo Jung.
