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Mecânica

Matemáticos determinam o formato ideal de uma asa

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/02/2019

Matemáticos determinam o formato ideal de uma asa
A asa mais rápida é a que manipula melhor o fluido (ar ou água) para criar vórtices que a impulsionam para a frente.
[Imagem: Sophie Ramananarivo et al. - 10.1098/rspa.2018.0375 ]

Asa perfeita

Usando uma técnica que imita a biologia evolutiva, matemáticos conseguiram determinar o "formato perfeito" de uma asa.

Mais especificamente, o formato da asa mais rápida possível.

E não apenas uma asa de avião, mas também das pás das hélices usadas para coletar energia das ondas, das marés e dos ventos.

"Nós podemos simular a evolução biológica em laboratório gerando uma população de asas de diferentes formatos, colocando-as para competir para alcançar algum objetivo desejado, neste caso, velocidade, e então ter as melhores asas 'de raça' para criar formas relacionadas que saem-se ainda melhor," explicou o professor Leif Ristroph, da Universidade de Nova York.

Os pesquisadores começaram com 10 diferentes formatos de asa, cujas velocidades de propulsão foram medidas experimentalmente. O algoritmo então selecionou pares das asas mais rápidas ("pais") e combinou seus atributos para criar asas "filhas" ainda mais rápidas, que os pesquisadores então imprimiram em 3D e testaram na prática. O processo foi repetido para criar 15 gerações de asas, com cada geração gerando descendentes mais rápidas que a anterior.

"Este processo de 'sobrevivência do mais rápido' descobriu automaticamente uma asa mais rápida em forma de lágrima, que manipula de forma mais eficaz os fluxos para gerar empuxo," contou Ristroph. "Além disso, como exploramos uma grande variedade de formas em nosso estudo, também pudemos identificar exatamente quais aspectos da forma foram os principais responsáveis pelo forte desempenho das asas mais rápidas."

Os resultados mostraram que a forma mais rápida da asa tem um bordo de fuga fino, que ajuda a gerar fortes vórtices, ou fluxos de turbilhão. A asa deixa um rastro desses turbilhões conforme avança rumo ao fluido, o que lhe dá maior velocidade.

A equipe já está trabalhando para otimizar a forma de uma estrutura para coletar a energia das ondas para gerar eletricidade.

Bibliografia:

Artigo: Improving the propulsion speed of a heaving wing through artificial evolution of shape
Autores: Sophie Ramananarivo, Thomas Mitchel, Leif Ristroph
Revista: Proceedings of the Royal Society A
DOI: 10.1098/rspa.2018.0375






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