La meravigliosa meccanica del volo

Guarda un airone che atterra su uno specchio d'acqua, o una formazione di oche che scende dolcemente in un atterraggio di massa, o, se è per questo, un nibbio bruno che solca i cieli con consumata disinvoltura, e non potrai fare a meno di provare una fitta di invidia . Se solo… Per quanto riguarda gli insetti, la maggior parte di loro vola troppo velocemente perché possiamo notare esattamente cosa sta succedendo, le loro ali sottilissime sono semplicemente sfocate – anche se ci si chiede come le farfalle, con le loro svolte e rotazioni irregolari, riescano ad atterrare in modo preciso sul fiore che hanno scelto. Anche i pipistrelli, gli unici mammiferi che sanno veramente volare, ci stupiscono svolazzando di qua e di là, o volando con dignità di uccelli, utilizzando 'ali' che sembrano sottili matasse di cuoio attaccate a loro.< /p>

Bene, abbiamo esaminato molto attentamente gli uccelli e gli insetti e abbiamo preso in prestito la loro tecnologia per le nostre macchine volanti: aerei, alianti, elicotteri e ora droni. Ma sarebbe comunque meraviglioso se potessimo semplicemente sbattere le braccia e decollare nel selvaggio blu laggiù!

< p>Le ali degli uccelli e degli insetti devono svolgere due funzioni contemporaneamente: dare loro la spinta (per sollevarli da terra) e la spinta – per spingerli in avanti. Negli aerei ad ala fissa, la portanza è fornita dalle ali e la spinta dai motori, siano essi jet o eliche. Elicotteri e droni utilizzano alette ed eliche per fornire entrambe queste forze contemporaneamente. A contrastare queste forze ci sono il peso dell'uccello e la gravità, che lo tira verso il basso e la resistenza: la naturale resistenza dell'aria al movimento in avanti.

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L’ala di un uccello è modellata in modo tale da creare automaticamente portanza quando viene spinta in aria. Prendi un pignone caduto, ad esempio un aquilone bruno, tienilo allentato tra il pollice e l'indice e muovi rapidamente la mano in avanti. Troverai la piuma che cerca letteralmente di “sollevarsi” portando con sé il tuo braccio! La spinta per il movimento in avanti è fornita da potenti muscoli del volo, alcuni alimentati dal glicogeno, un carboidratoper lanci istantanei, come quello che fanno i fagiani e il francolino – e altri grazie a un ricco e costante apporto di sangue ai muscoli per il volo di resistenza a lunga distanza. Alcuni uccelli, come le aquile, hanno una combinazione di entrambi i tipi. È il movimento di 'battito' delle ali su e giù che fornisce la spinta, spingendo l'uccello nell'aria: responsabile di questo è la corsa verso il basso, con le punte dei pignoni che si torcono come eliche, e piccoli tornado d'aria chiamati vortici che creano differenze di pressione che aiutano il sollevamento.

Quando un uccello plana, la forma convessa delle sue ali fa sì che l'aria che passa dolcemente sulla sua superficie superiore si muova più velocemente dell'aria che passa sotto, creando un'area di bassa pressione, che mantiene l'uccello in alto. Gli uccelli marini come gli albatros hanno ali lunghe e strette per questo scopo: usano il vento che si muove dalle onde per dare loro spinta e possono planare per molte miglia con un dispendio minimo di energia. (Ecco perché gli alianti hanno ali simili.) Gli uccelli che volano velocemente hanno ali più larghe per consentire loro di spingere via l'aria su una superficie più ampia, il che rende più facile manovrare e dà loro più spinta.

Le piume sono una delle creazioni più ingegnose di Madre Natura: fatte di cheratina, sono leggere, resistenti, facili da mantenere con un meccanismo di “riordino” simile a una cerniera e possono rigenerarsi quando hanno superato il loro periodo migliore, come quando l'uccello muta.

Se le ali degli uccelli sono una meraviglia, quelle degli insetti sono davvero stupefacenti. Sottili come pellicola trasparente, muniti di venature per il sostegno, sono costituiti da chitina o cuticola membranosa spesso trasparente e sono flessibili; in grado di torcersi e girare attorno al proprio asse, descrivendo una figura di otto in ogni battito d'ali. Ciò consente all’insetto di creare portanza e spinta sia con la corsa verso l’alto che con quella verso il basso, a differenza degli uccelli, dove la corsa verso l’alto è più una corsa di “ricarica” per la successiva corsa verso il basso. Gli insetti come le libellule hanno due paia di ali, mentre quelli come le mosche ne hanno solo due. Ogni ala può essere alimentata dal proprio muscolo personalizzato che è attaccato direttamente o indirettamente al torace degli insetti. Una libellula, ad esempio, può battere ciascuna ala in modo completamente indipendente dalle altre (e persino volare con solo tre ali), il che le consente di effettuare tutti quei rapidissimi cambi di direzione mentre insegue la sua preda. Anche gli insetti creano tornado d’aria che soffiano via dalle loro ali per ottenere portanza – utilizzando quella che è stata chiamata aerodinamica instabile – in contrapposizione all’aerodinamica dello “stato stazionario” utilizzata dagli uccelli. L'unico uccello che vola come un insetto è il colibrì, che può girare le ali dopo ogni battito, permettendogli di volare avanti, indietro, lateralmente, su e giù senza problemi. (Ma questo richiede molta energia).

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Ciò che è sbalorditivo è anche la potenza di calcolo del minuscolo cervello degli insetti: come una farfalla atterra con precisione su un fiore, come una libellula sfreccia dietro una zanzara losca e come una mosca atterra a testa in giù sul soffitto. La matematica coinvolta deve essere incredibile! Basti pensare a tutte le regolazioni che i piloti di aerei o elicotteri (o anche i piloti automatici) devono fare per poter atterrare in sicurezza aiutati come sono da batterie di computer e indicatori dal pavimento al soffitto!

Se dovessimo realizzare il nostro sogno di volo personale, avremmo bisogno di muscoli pettorali molto forti e grandi che sporgano quattro piedi davanti al nostro petto! Abbiamo imitato pipistrelli e scoiattoli volanti con le nostre “tute volanti”, ma basta guardare un corvo, divertirci con le correnti ascensionali lungo il fianco di una montagna e beh, non lo faremo presto, vero?

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