Puntuación alta: movimientos detallados de los pájaros volando
Las aves tienen órganos de vuelo perfectos: alas y colas. La estructura y función del cuerpo están completamente preparadas para el vuelo. Entonces, ¿cómo vuelan los pájaros en el cielo y se elevan hacia el cielo azul?
La estructura de las alas de los pájaros se ajusta a principios aerodinámicos. No sólo es aerodinámico y tiene poca resistencia al pasar por el aire, sino que su sección transversal es curva, lo que puede generar sustentación para evitar que caiga en el aire. A medida que el aire fluye sobre el borde de ataque y la superficie convexa del perfil aerodinámico, aumenta la velocidad. La ley de Bernoulli en física nos dice que la presión es menor donde la velocidad del flujo del líquido es mayor, lo que hace que la presión sobre el ala disminuya; en este momento, la presión del aire en la parte inferior del ala cóncava permanece normal; La sustentación se genera debido a la diferencia de presión entre las alas superior e inferior. Al igual que un avión, las ranuras y aletas de las alas se pueden utilizar para aumentar o disminuir la sustentación. Las alas de los pájaros son de muchos tipos diferentes, lo que refleja sus adaptaciones a diferentes entornos. Por ejemplo, las gaviotas que viven en espacios amplios han desarrollado sus alas para que sean livianas y estrechas para que puedan ser levantadas por el viento en el flujo de aire. Por el contrario, las palomas viven en un entorno de vida relativamente estrecho y no pueden depender de este tipo de espacio. flujo de aire para deslizarse y flotar, por lo que tienen un par de alas. Las alas cortas y musculosas lo convierten en un volador que aletea solo.
La superficie de las alas de un pájaro es directamente proporcional a la fuerza de sustentación. La superficie de un ala varía entre las diferentes especies de aves y también está relacionada con qué tan extendidas o plegadas están las alas. A medida que aumenta la velocidad del aire, la sustentación también aumenta y la sustentación es proporcional al cuadrado de la velocidad del aire. Cuando un pájaro vuela lentamente, o despega o aterriza, para aumentar la sustentación, se puede utilizar otro método para lograr el objetivo. Por ejemplo, inclinar el ala elevará el borde de ataque y aumentará el ángulo de barlovento, aumentando así su sustentación. Pero al mismo tiempo, el creciente flujo de aire perturbador también aumenta en la superficie del ala. En este momento, las plumas de las alas se separan para formar muchos surcos en las alas, lo que hace que el flujo de aire fluya rápidamente, lo que hace que el flujo de aire perturbado desaparezca, formando así una gran fuerza de sustentación. Algunas aves suelen extender las plumas de la cola y doblarlas hacia abajo al aterrizar. Esto se utiliza para ganar elevación adicional y actuar como freno. El movimiento de la cola es muy importante para el ascenso y descenso del cuerpo del ave y la dirección de su vuelo. Cuando se levanta la cola, la cabeza y el tronco del ave también se elevan debido a la reacción del aire. Por el contrario, las plumas de la cola se mueven hacia abajo, al igual que la cabeza y el tronco. Según el principio de acción del aire, las aves cambian la dirección de su vuelo moviendo las plumas de la cola.
Los pájaros son muy inteligentes en sus habilidades de vuelo. Pueden utilizar diferentes habilidades de vuelo en diferentes entornos para adaptarse a las condiciones naturales cambiantes. En resumen, las aves se pueden dividir aproximadamente en tres posturas de vuelo. Estas tres posturas de vuelo cambian y se utilizan constantemente, lo que permite a las aves volar libremente en el aire y convertirse en el orgullo del cielo azul.
El vuelo planeado puede ser la primera forma de vuelo de las aves. Por ejemplo, se cree que las aves antiguas primitivas como Archaeopteryx primero trepaban a rocas o árboles, luego extendían sus alas y descendían en picado. Otros animales pueden volar así, como los peces voladores, las ranas voladoras y las ardillas voladoras, pero son "voladores incompletos", es decir, sólo pueden volar así. Las aves también pueden dominar otros métodos de vuelo además del planeo. En épocas normales, podemos ver frecuentemente el vuelo planeado de aves, como por ejemplo un pollo deslizándose antes de aterrizar, aves acuáticas rozando el agua, golondrinas volando bajo, etc. , son vuelos en planeador comunes.
Al deslizarse, las alas del pájaro generan una pequeña elevación. Como resultado del deslizamiento en el aire, el resultado del deslizamiento será cada vez más bajo. En este momento, si las alas del pájaro se cambian ligeramente, la altura de vuelo puede permanecer igual o puede elevarse más. Las aves terrestres, como los buitres, flotan sobre rocas colgantes cerca de corrientes ascendentes cálidas o corrientes de aire inclinadas en lo que se llama un "planeo estático". Aunque sus alas son cortas y anchas, con suficiente superficie para generar sustentación, son más adecuadas para cambiar las corrientes de aire y completar el movimiento ascendente. Vuelan muy lentamente y la sustentación proviene de las ranuras de las alas (especialmente cerca de los extremos).
Las aves marinas utilizan las corrientes de aire sobre la superficie del mar que aumentan con la altitud para realizar deslizamientos dinámicos. Debido a la fricción, la superficie del mar es donde la velocidad del aire es menor. Las aves descienden rápidamente desde grandes altitudes con el viento, flotan en el viento cuando se acercan a la superficie del mar, usan la inercia del planeo para mantener la altitud y luego usan el flujo de aire que se acelera gradualmente para aumentar la sustentación y luego regresan a la altitud original. Todas estas aves tienen alas largas y estrechas. Aunque planear puede ahorrar energía, las alas deben batirse después de deslizarse una cierta distancia, de lo contrario el ave caerá debido a la influencia de la gravedad y el aire.
El vuelo aleteando es la forma más común de volar y también es una postura de vuelo común de las aves. Cuando se vuela con alas, las dos alas se mueven hacia arriba y hacia abajo, y los movimientos están muy coordinados, lo que permite que el avión alcance la máxima velocidad con la mínima energía.
El vuelo de las alas está estrechamente relacionado con la configuración de las plumas de vuelo.
El promontorio exterior de las plumas de vuelo es más estrecho, mientras que el promontorio interior es más ancho. Cuando las alas están extendidas, el promontorio exterior sólo cubre el borde del promontorio interior adyacente a las plumas de vuelo. Debido a que las plumas de vuelo están dispuestas de esta manera y cada pluma de vuelo puede girar ligeramente, cuando las alas del ave se elevan, el aire puede pasar libremente a través de los espacios entre las plumas de vuelo, lo que reduce en gran medida la resistencia sin obligar al ave a descender cuando las alas del ave; Al descender, las plumas de vuelo forman una superficie interconectada que impide que el gas pase a través de la superficie del ala, provocando una resistencia considerable. De esta forma, el pájaro puede permanecer suspendido en el aire sin caerse.
El pájaro bate sus alas para volar horizontalmente y bate sus alas hacia arriba y hacia abajo. Si sus alas se mueven hacia abajo, actúan la sustentación y la tensión. Cuando el ala se levanta hacia arriba, su trayectoria de movimiento se inclina hacia arriba. En este momento, la sustentación y la resistencia frontal están funcionando, por lo que el vuelo se ralentiza. Si la sustentación y el peso son iguales, el pájaro volará nivelado. Si la elevación excede el peso, el pájaro se elevará. Si la fuerza de elevación es menor que el peso, el ave descenderá lentamente. En este momento, es necesario aumentar la frecuencia de agitación de las alas para acelerar el vuelo y aumentar así la sustentación.
Como se mencionó anteriormente, la sustentación está relacionada con el área del ala y la velocidad de vuelo. Por lo tanto, las aves con alas más pequeñas vuelan más lento en comparación con su peso; las aves con alas más grandes vuelan más rápido. Cuanto más pequeño es el pájaro, más veces bate sus alas. Por ejemplo, las gaviotas tienen alas más pequeñas que las grullas, por lo que baten sus alas más veces por segundo que las grullas. El primero es de 3 a 4 veces por segundo; el segundo es de una vez por segundo.
Un pájaro necesita mucha energía para batir sus alas. Las aves son musculosas y pueden batir sus alas con frecuencia para volar. Las aves grandes tienen relativamente menos músculos que las pequeñas, por lo que la fuerza para batir sus alas también es menor. Por lo tanto, las aves de tamaño mediano y grande utilizan un método de vuelo relativamente económico y energéticamente eficiente: el vuelo semi-vuelo. En comparación con las aves, sólo necesita consumir 2/3 de la energía muscular, a veces sólo 1/3. Por ejemplo, cuando una gaviota vuela, baja suavemente sus alas, lo que hace que los bordes anteriores de las falanges y los huesos metacarpianos con las plumas de vuelo primarias caigan, creando una fuerza de tracción hacia adelante. Debido a que las alas tienen superficies sobresalientes, el flujo de aire se acelera, aumentando así la sustentación. La gaviota levanta ligeramente sus alas y el aire las levanta y levanta el cuerpo del ave. De esta manera, el efecto de las alas casi no consume fuerza muscular. Al volar así, el número de veces que se baten las alas es pequeño, las alas no se levantan mucho y las alas no se bajan mucho, por lo que se ahorra esfuerzo. Las aves que realizan regularmente este tipo de vuelo tienen una musculatura extremadamente poco desarrollada. El peso de los músculos debajo de la clavícula cuando las alas de la gaviota están levantadas difiere 12 veces del peso cuando las alas están bajadas, lo que equivale solo al 1,1% del peso corporal. Los faisanes mueven sus alas con frecuencia cuando vuelan, por lo que los músculos debajo de la clavícula están muy desarrollados, sólo tres veces el tamaño de los músculos del pecho, que representan aproximadamente el 5% del peso corporal.
El vuelo elevado es una forma especial de volar. A diferencia del vuelo con aleteo, utiliza el movimiento de las corrientes de aire en el aire para volar. Sabemos que la tierra es más fría que el océano en invierno, por lo que el viento frío del continente sopla hasta el mar sureste y del mar a la tierra en verano. Además, diferentes entornos, como montañas, ríos, lagos arenosos, zonas silvestres del centro, tierras de cultivo y bosques, tienen diferentes grados de enfriamiento y calentamiento del aire, lo que se debe al movimiento de los flujos de aire entre diferentes entornos. Las aves utilizan corrientes de aire que a menudo se encuentran en la naturaleza para impulsar su vuelo. A veces, antes de una tormenta, podemos ver gaviotas volando en el cielo y nubes oscuras colgando sobre el mar. En este momento, están volando utilizando la corriente ascendente antes de la tormenta.
Sin embargo, estas condiciones aerodinámicas adecuadas para que los pájaros vuelen no están disponibles en todas partes ni en todo momento. Solo el flujo de aire ascendente puede soportar el peso del pájaro y el pájaro puede volar, por lo que solo podemos ver la cometa volando libremente en el área abierta del bosque, pero no el cielo sobre el bosque.
El vuelo es una habilidad de vuelo especializada. Este tipo de vuelo puede aprovechar eficazmente las corrientes ascendentes y no requiere un aleteo prolongado. En Eagle Mountain, Pensilvania, EE. UU., cientos de personas suelen venir los fines de semana de otoño para observar a los halcones actuar en el viento. Si el viento sopla del noroeste y hay un fuerte flujo de aire ascendente en la pendiente de barlovento, el pájaro volará en línea recta a lo largo de la cresta. El observador los mide en dos lugares donde se mide la distancia. Vieron un águila pescadora volando a 129 kilómetros por hora a lo largo de una cresta de viento sin batir las alas. En días claros y cálidos, cuando el aire cálido se eleva desde el suelo caliente, creando "vientos de helicóptero", los observadores pueden observar una exhibición espectacular de literalmente volar en el viento, mientras halcones como el buitre de cola roja y los buitres parecen dar vueltas con gracia. un planeador sobre la columna de aire ascendente.
Las propiedades del flujo de aire sobre los continentes son completamente diferentes a las de los océanos. En el continente predominan las corrientes ascendentes térmicas relativamente estables. Sobre el océano hay principalmente una corriente ascendente dinámica.
Debido a esto, las aves del continente y las del océano son diferentes en cuanto a propiedades de vuelo y estructura de órganos de vuelo. Alas de buitres, águilas, milanos, etc. Todos son amplios y potentes, adecuados para volar en tranquilas corrientes térmicas ascendentes, pero no pueden adaptarse a la dinámica rápida y cambiante del flujo de aire. Las alas de los albatros son largas, estrechas y de tamaño pequeño. Son buenos para cambiar las corrientes de aire del océano, pero no pueden adaptarse a las corrientes ascendentes silenciosas.
El vuelo de las aves es efectivamente muy complejo en términos de adaptabilidad. El cuerpo del pájaro tiene un complejo sistema de palancas que se puede ajustar libremente con gran precisión y flexibilidad para adaptarse a diversos movimientos de vuelo del flujo de aire. La capacidad de volar de las aves es genética. Cuando los pájaros jóvenes abandonan el nido por primera vez, ya pueden realizar vuelos preliminares.
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