El colibrí recibe su nombre por su agradable zumbido cuando se cierne frente a las flores para alimentarse. Pero solo ahora ha quedado claro cómo el ala genera el sonido homónimo del colibrí cuando late rápidamente a 40 latidos por segundo.
Investigadores de la Universidad Tecnológica de Eindhoven, la Universidad de Stanford y Sorama observaron meticulosamente a los colibríes utilizando 12 cámaras de alta velocidad, seis placas de presión y 2176 micrófonos. El equipo de ingeniería ha podido medir por primera vez el origen preciso del sonido generado por el batir de las alas de un animal volador.
Descubrieron que las alas de plumas suaves y complejas de los colibríes generan sonido de manera similar a las alas de insectos más simples. La nueva información podría ayudar a que dispositivos como ventiladores y drones sean más silenciosos.
El zumbido del colibrí proviene de la diferencia de presión entre la parte superior e inferior de las alas, que cambia tanto en tamaño como en orientación a medida que las alas baten de un lado a otro. Estas diferencias de presión en el ala son esenciales porque proporcionan la fuerza aerodinámica neta que permite que el colibrí se eleve y planee.
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A diferencia de otras especies de aves, el ala de un colibrí genera una fuerte fuerza aerodinámica hacia arriba durante la carrera descendente y ascendente, es decir, dos veces por aleteo. Si bien las diferencias de presión debidas a la sustentación y la resistencia que actúan sobre el ala contribuyen, resulta que la diferencia de presión de sustentación es la principal fuente de zumbido.
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El profesor David Lentink de la Universidad de Stanford dijo: “Es por eso que las aves y los insectos emiten sonidos diferentes. Los mosquitos zumban, las abejas zumban, los colibríes zumban y los pájaros más grandes ‘woosh’. La mayoría de las aves son relativamente tranquilas porque generan la mayor parte de su sustentación una vez durante la carrera descendente. Los colibríes y los insectos son más ruidosos porque lo hacen dos veces por aleteo”.
Para llegar a su modelo, los científicos examinaron seis colibríes de Anna, las especies más comunes en Stanford.
Uno por uno, hicieron que los pájaros bebieran agua azucarada de una flor falsa en una cámara de vuelo especial. Alrededor de la habitación, que no son visibles para el ave, se instalaron cámaras, micrófonos y sensores de presión para registrar con precisión cada aleteo mientras flotaba frente a la flor.
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Durante un experimento de seguimiento, seis placas de presión altamente sensibles finalmente pudieron registrar las fuerzas de elevación y empuje generadas por las alas a medida que se movían hacia arriba y hacia abajo, por primera vez.
Los investigadores finalmente lograron condensar todos sus diferentes resultados en un modelo acústico 3D simple, tomado del mundo de los aviones y adaptado matemáticamente al batir de alas. Predice el sonido que emiten los aleteos, no solo el zumbido de los colibríes, sino también el ruido de otras aves y murciélagos, el zumbido y el canto de los insectos, e incluso el ruido que hacen los robots que aletean.
¿Hacer los drones más silenciosos?
Aunque no fue el foco de este estudio, publicado en marzo en diario eLife—el conocimiento adquirido también puede ayudar a mejorar los rotores de aeronaves y drones, así como los ventiladores y aspiradoras de computadoras portátiles. Los nuevos conocimientos y herramientas pueden ayudar a crear dispositivos de ingeniería que generan fuerzas complejas como animales más silenciosos.
Eso es exactamente lo que pretende hacer Sorama: «Hacemos que el sonido sea visible para que los electrodomésticos sean más silenciosos. La contaminación acústica se está convirtiendo en un problema creciente. Y un medidor de decibelios por sí solo no solucionará eso. Necesitas saber de dónde viene el sonido y cómo se produce para poder eliminarlo. Para eso están nuestras cámaras de audio. Esta investigación sobre las alas de los colibríes nos da como punto de partida un modelo completamente nuevo y muy preciso para que podamos hacer nuestro trabajo aún mejor”, concluye el director ejecutivo e investigador Rick Scholte de Sorama, una spin-off de la Universidad Tecnológica de Eindhoven.
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¿Qué pasa si los movimientos de los colibríes pueden darnos una tecnología más silenciosa en el futuro? Bueno, estamos absolutamente aquí para eso.
(RELOJ video de investigadores de colibríes zumbando)
Fuente: Universidad Tecnológica de Eindhoven
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