Los pingüinos papúa son las aves nadadoras más rápidas del mundo y esa capacidad se debe a sus alas únicas y sofisticadas. Las alas de los pingüinos, también conocidas como aletas, se parecen a las de los aviones, cubiertas de plumas escamosas. Para maximizar su eficacia bajo el agua y no en el aire, sus alas son más cortas y planas que las de las aves voladoras. Los animales pueden ajustar la postura de nado mediante el emplumado activo de las alas (cambiando el ángulo de sus alas para reducir la resistencia), el cabeceo y el aleteo.
Sus densas y cortas plumas también pueden bloquear el aire entre la piel y el agua para reducir la fricción y las turbulencias.
“La capacidad superior de los pingüinos para nadar, arrancar, frenar, acelerar, desacelerar y girar con rapidez se debe a sus alas, que se mueven libremente. Gracias a ellas, los pingüinos pueden propulsarse y maniobrar en el agua y mantener el equilibrio en tierra.
Los pingüinos no solo son lindos: también son rápidos. Los pingüinos Gentoo son las aves nadadoras más rápidas del mundo, y esa habilidad proviene de sus alas únicas y sofisticadas.
En Physics of Fluids, de AIP Publishing, investigadores de la Academia de Ciencias de la Universidad de China, la Academia de Ciencias de China y el Instituto de Tecnología Ladkrabang del Rey Mongkut desarrollaron un modelo para explorar las fuerzas y las estructuras de flujo creadas por las alas de los pingüinos bajo el agua. Determinaron que el aleteo es el factor principal para generar empuje.
Las alas de los pingüinos, también conocidas como aletas, se parecen a las alas de un avión cubiertas de plumas escamosas. Para maximizar la eficiencia bajo el agua en lugar de en el aire, las alas de los pingüinos son más cortas y planas que las de las aves voladoras.
Los animales pueden ajustar la postura de natación activando el aleteo (cambiando el ángulo de sus alas para reducir la resistencia), cabeceo y aleteo. Sus plumas cortas y densas también pueden bloquear el aire entre la piel y el agua para reducir la fricción y la turbulencia.
“La capacidad de natación superior de los pingüinos para arrancar/frenar, acelerar/desacelerar y girar rápidamente se debe a sus alas que se mueven libremente. Permiten que los pingüinos se propulsen y maniobren en el agua y mantengan el equilibrio en tierra”, dijo el autor Prasert Prapamonthon. “Nuestro equipo de investigación siempre siente curiosidad por las criaturas sofisticadas de la naturaleza que serían beneficiosas para la humanidad”.
El modelo hidrodinámico toma información sobre el aleteo y el aleteo de las alas, incluida la amplitud, la frecuencia y la dirección, y los parámetros del fluido, como la velocidad y la viscosidad. Usando el método de límite sumergido, resuelve el movimiento del ala y las fuerzas de empuje, sustentación y laterales.
Para establecer el movimiento de las alas entre especies, los investigadores utilizan la relación entre la velocidad de aleteo y la velocidad de avance. Este valor evita cualquier diferencia entre el aire y el agua. Además, los autores definen un ángulo de empuje, determinado por el ángulo de las alas. Ambos parámetros tienen un impacto significativo en el empuje del pingüino.
“Propusimos el concepto de ángulo de empuje, que explica por qué las alas con aletas generan empuje: el empuje está determinado principalmente por el ángulo de ataque y el ángulo relativo de las alas en la dirección de avance”, dijo Prapamonthon. “El ángulo de empuje es un concepto importante en el estudio del mecanismo de empuje generado por el movimiento de aleteo y será útil para diseñar el movimiento mecánico de las alas”.
Estos hallazgos pueden guiar el diseño de vehículos acuáticos al estimar rápidamente el rendimiento de la propulsión sin altos costos experimentales o computacionales.
En el futuro, el equipo planea examinar un modelo de pingüino en 3D más realista. Incorporarán diferentes propiedades y movimientos de las alas, como arrancar, frenar, girar y saltar dentro y fuera del agua.
