Los investigadores, pertenecientes a la Universidad de Wageningen (Países Bajos) y el Instituto Tecnológico de California (Caltech, Estados Unidos), han descubierto que el movimiento rotatorio de las semillas de este árbol produce un vórtice en su borde anterior, es decir, un túnel de aire giratorio y horizontal a lo largo del ala de la semilla.
Según indican los científicos, la presión del aire se reduce en la parte superior de la superficie de la semilla del arce, condición que provoca un viento ascendente opuesto a la fuerza de la gravedad y logra propulsarla. Las semillas que producen este vórtice crean el doble de sustentación que las que no poseen esta característica. La capacidad de dicho vórtice para provocar sustentación se asemeja al mecanismo que emplean numerosas aves, insectos y murciélagos al batir las alas para planear.
Para calcular el flujo de aire que genera la rotación de las semillas, los investigadores construyeron réplicas de plástico cuyo radio era de unos 12,7 centímetros, es decir, entre 5 y 10 veces mayor que el de una semilla real. Las semillas se hicieron girar en una gran cisterna de aceite mineral utilizando un robot diseñado en Caltech.
Se constató que las características fluidodinámicas producidas por las réplicas eran idénticas a las generadas por las semillas de arce auténticas. La única diferencia estriba en que el flujo se producía en un medio oleaginoso y no gaseoso.
A continuación, los científicos proyectaron un láser de gran potencia para generar una lámina de luz que iluminara una diminutas cuentas de cristal añadidas previamente al aceite. Con una cámara captaron imágenes del movimiento de dichas cuentas mientras las semillas rotaban en la cisterna. Estas imágenes revelaron la presencia de un vórtice próximo al borde frontal de la semilla al rotar ésta.
Para confirmar los resultados obtenidos con las réplicas de las semillas robóticas, los científicos neerlandeses estudiaron el flujo generado por las semillas reales al girar libremente en el aire. En Wageningen construyeron un túnel de viento en el que introdujeron humo para examinar visualmente el flujo generado alrededor de las semillas de arce al rotar.
«Podría decirse que estas semillas representarían el diseño más básico y simple de un helicóptero en miniatura si su ala giratoria fuera propulsada por un micromotor», explicó el profesor David Lentink de la Universidad de Wageningen, uno de los codirectores del proyecto.
Por su parte, el también codirector Michael H. Dickinson, catedrático de bioingeniería en Caltech, declaró: «Hay un gran interés en el desarrollo de microvehículos aéreos y éstos, en virtud de su tamaño, deben funcionar valiéndose de los mismos principios físicos que utilizan otros elementos voladores de tamaño reducido que observamos en la naturaleza, como ciertos insectos y las semillas del arce.» Además, añadió, «nuestro estudio aerodinámico sobre las semillas del arce podría contribuir al diseño de los primeros helicópteros "arce" propulsados».
Según indican los científicos, la presión del aire se reduce en la parte superior de la superficie de la semilla del arce, condición que provoca un viento ascendente opuesto a la fuerza de la gravedad y logra propulsarla. Las semillas que producen este vórtice crean el doble de sustentación que las que no poseen esta característica. La capacidad de dicho vórtice para provocar sustentación se asemeja al mecanismo que emplean numerosas aves, insectos y murciélagos al batir las alas para planear.
Para calcular el flujo de aire que genera la rotación de las semillas, los investigadores construyeron réplicas de plástico cuyo radio era de unos 12,7 centímetros, es decir, entre 5 y 10 veces mayor que el de una semilla real. Las semillas se hicieron girar en una gran cisterna de aceite mineral utilizando un robot diseñado en Caltech.
Se constató que las características fluidodinámicas producidas por las réplicas eran idénticas a las generadas por las semillas de arce auténticas. La única diferencia estriba en que el flujo se producía en un medio oleaginoso y no gaseoso.
A continuación, los científicos proyectaron un láser de gran potencia para generar una lámina de luz que iluminara una diminutas cuentas de cristal añadidas previamente al aceite. Con una cámara captaron imágenes del movimiento de dichas cuentas mientras las semillas rotaban en la cisterna. Estas imágenes revelaron la presencia de un vórtice próximo al borde frontal de la semilla al rotar ésta.
Para confirmar los resultados obtenidos con las réplicas de las semillas robóticas, los científicos neerlandeses estudiaron el flujo generado por las semillas reales al girar libremente en el aire. En Wageningen construyeron un túnel de viento en el que introdujeron humo para examinar visualmente el flujo generado alrededor de las semillas de arce al rotar.
«Podría decirse que estas semillas representarían el diseño más básico y simple de un helicóptero en miniatura si su ala giratoria fuera propulsada por un micromotor», explicó el profesor David Lentink de la Universidad de Wageningen, uno de los codirectores del proyecto.
Por su parte, el también codirector Michael H. Dickinson, catedrático de bioingeniería en Caltech, declaró: «Hay un gran interés en el desarrollo de microvehículos aéreos y éstos, en virtud de su tamaño, deben funcionar valiéndose de los mismos principios físicos que utilizan otros elementos voladores de tamaño reducido que observamos en la naturaleza, como ciertos insectos y las semillas del arce.» Además, añadió, «nuestro estudio aerodinámico sobre las semillas del arce podría contribuir al diseño de los primeros helicópteros "arce" propulsados».
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