Aerogami: Avião Morcego

Capa: Avião Morcego sobre um manto cinzento. Acervo pessoal Roberto Pessoa do Nascimento.

Temporada: Investigando Aviões de Papel.

Bem vindos ao episódio Avião Morcego da temporada Investigando Aviões de Papel.

Roberto Pessoa do Nascimento. Físico. Mediador Comandante. Orientadores: Tânia Goldbach, Paulo Henrique Colonese. Bolsa. IFRJ-CNPq.

Aerogamis: de aero + gami (origami): Origamis Voadores

O mais incrível sobre um avião de papel é que só precisamos de uma folha de papel e criatividade, nada mais. E, na maioria das vezes, nem precisamos de tesouras, cola, fita ou clipes de papel, exceto para adornos e acréscimos de detalhes especiais. 

Algumas dobras, alguns ajustes e pronto, você tem um incrível avião de papel.

Avião de Papel com sombra de foguete sobre parede. Licença Freepik Premium. https://br.freepik.com/black-salmon.

 As propriedades do papel, sua forma, seu tamanho, sua massa e especialmente suas proporções, fornecem ao avião todos os atributos de que ele precisa para voar e as dobras vão lhe dar características especiais para os tipos de voo que realizam.

Avião Morcego

Morcegos, por vezes causam um tipo de medo devido a sua alta velocidade de voo à noite, e que de forma inesperada aparecem nos dando sustos. Mas apesar deste medo em volta deste pequeno animal, devido também a alguns mitos criados que levam-no como principal vilão, os morcegos possuem um papel extremamente importante na polinização e disseminação de sementes, além, claro, de “reguladores” de populações de pequenos insetos.

O voo dele é também próprio/peculiar pois ele é o único mamífero que voa! E para descobrirmos um pouco mais sobre ele e consequentemente de um avião de papel que leva seu nome, convido-o a percorrer todas as etapas que se segue aqui, pois iremos tanto descobrir algumas características assim como certas “habilidades” dos morcegos e do avião que vamos fazer juntos.

Vamos começar!

Myotis blythii. Morcego-Rato-Pequeno. Crédito Kudaibergen Amirekul. In Inaturalist. Licença CC BY-SA 4.0.

MATERIAL NECESSÁRIO

  • 1 folha de papel para origami tamanho A4.

A folha A4 é de uma família de folhas (A) que possui uma proporção especial entre seu comprimento e sua largura. A folha A “4” possui as medidas: largura de 21 cm e comprimento de 29,7 cm. Estas medidas estão na proporção C/L = 1,4142. Este valor é aproximadamente a raiz quadrada de 2 = 1,4142…

Esta proporção é considerada especial pois relaciona a folha retangular ao retângulo Quadrado. Esta proporção é a mesma encontrada entre as medidas do lado e da diagonal de todos os quadrados. Isto significa que se tivermos um quadrado com lado de 21 cm, a sua diagonal tem cerca de 29,7 cm.

Então a família de folhas A tem a mesma proporção que a diagonal D e o lado L de um Quadrado (D/L).

Esta proporção é muito usada em aviões de papel.

Vamos Iniciar Nossas Dobraduras!

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Hora de Lançar

Acredito que você já esteja ansioso para começar a brincar com ele, e está mais que certo!

Aqui abaixo tem alguns desafios para a brincadeira ficar mais divertida.

Desafio 1: O Primeiro Voo.

Para o primeiro voo tente:

  • Segurar na parte debaixo bem próximo da parte frontal do avião;
  • Incline um pouco para o alto e lance-o.

Você pode, em cada lançamento, dar impulsos cada vez maiores e ver o resultado.

Configuração para o primeiro lançamento. Acervo pessoal Roberto Pessoa do Nascimento.

Criar e Investigar

Se você acompanhou nossa temporada de aviões de papel até aqui, este avião que você acabou de fazer, o morcego, possui uma característica que o diferencia de todos os outros que fizemos agora. Você sabe do que estou falando? Conseguiu perceber?

Ainda não?! Não se preocupe, aqui vai uma dica! Lance-o e preste atenção nas asas!

Que excepcional ! É exatamente isso que você percebeu, as asas deste avião efetuam pequenos movimentos de “bater asas” (como os morcegos na vida real) que os outros aviões como: Avião Nakamura, Avião Dardo, Borboleta Pirueta, A Borboleta Planadora entre outros que fizemos aqui, não possuem esta flexibilidade nas asas.

Veja também neste vídeo abaixo em câmera lenta.

Você imagina o por que as asas deste avião conseguir fazer tais movimentos ?

Abaixo há alguns desafios que lhe convido a fazer para que o avião permaneça mais tempo no ar e modos de lança-lo diferente do usual.

Desafio 2: Colocando as Asas com Aberturas Diferentes.

Podemos modificar as inclinações das asas para vermos e experimentarmos em quais configurações o avião permanece mais tempo no ar. Então para isso comece:

  • Deixando as asas totalmente horizontais;
  • Incline em ângulos pequenos para cima até a inclinação seja máxima (totalmente para cima).

Experimente e perceba neles quando as asas se movimentam com mais facilidades e com qual configuração o avião permanece mais tempo no ar.

Foto do lado esquerdo, asas horizontais, lado direito, asas inclinadas. Acervo pessoa Roberto Pessoa do Nascimento.

Desafio 3: Fazendo algumas dobras leves nas Asas.

Podemos modificar as asas dele de forma bem suave, sem deixar que ele perca suas características. Essa modificação é bem simples e o desafio é descobrir se ela favorece ou não na permanência no ar do voo do Avião Morcego. Faça o seguinte:

  • Na parte traseira da asa, eleve-a um pouco e lance! Tente também inclinar para baixo e perceba a diferença das duas configuração sobre o voo do avião.
Marcações das regiões circuladas de vermelhos onde se pode inclinar levemente sem danificar o avião. Acervo pessoal Roberto Pessoa do Nascimento.

Desafio 4: Lançando em Locais Abertos.

Locais abertos são sempre os melhores lugares para jogar os aviões, pois neles podemos perceber o quanto as condições externas, como o vento, podem contribuir para o voo ou mesmo dificulta-lo.

  • Experimente lançar em locais abertos colocando em prática todos os desafios presentes aqui.

Desafio 5: Estique o Braço e Solte-o.

Aqui vamos ver se este avião quando solto a uma altura e apontado para baixo consegue voar um pouco (se assemelhando ao morcego de cabeça para baixo iniciando seu voo). Aqui é um desafio de um lançamento bastante diferente né? Mas não custa tentar! Você pode também solta-lo do alto de uma escada e ver o que acontece.

Aerogamis: Energia x Gravidade

A partir de agora, com todos os desafios percorridos e concluídos, vocês podem ter percebido que algumas modificações podem influenciar positivamente ou negativamente o voo, e com as experiências adquiridas nos desafios podemos chegar em algumas conclusões importante, vamos discutir e detalha-las nesta parte.

Dinâmica de voo do Avião Morcego

Agora falaremos um pouco da aerodinâmica do avião morcego e de alguns desafios que você participou acima.

Você percebeu que o melhor jeito de lança-lo é com uma leve inclinação para cima, isso porque a parte frontal do avião é muito pesada e com essa inclinação o avião permanece mais tempo no voo.

A inclinação inicial das asas também tem um papel fundamental em manter o voo o mais estável possível, apesar de as asas não ficarem completamente imóveis. A inclinação inicial faz com que o o avião não perca altitude de imediato e o “bater” de asas o faz permanecer em voo mais tempo, por esses motivos, inclinando as asas um pouco para cima do avião, ao invés de mantê-las totalmente retas, contribui de forma direta para o voo.

As pequenas elevações, ou melhor, modificações nas asas também favorecem o voo deste avião isso porque eles têm o papel de fazer com que o avião fique mais tempo no ar ou de faze-lo cair mais rápido; isso tudo depende de como você fez as dobras, ou para cima ou para baixo. Experimente de novo e veja qual faz o avião permanecer no ar por um bom tempo.

E os locais abertos são sempre cheios de surpresas, você pode perceber no vídeo acima, o avião além de fazer o movimento de “bater asas” também faz um movimento circular para depois cair ao chão, isso tudo devido a fatores externos como o próprio vento que pode ajudar quando você for lança-lo.

Curiosidade sobre os Morcegos e seu Voo

Os voos dos morcegos e a maneira como se orientam ao voar envolve inúmeros fenômenos físicos interessantes. Mas antes de falarmos do voo, vamos falar um pouco sobre eles.

Parecem do mau mas são do bem

Para boa parte da população os morcegos são vistos como seres obscuros, coletores de sangue, enquanto a maioria de nós está dormindo (o nome científico é hematófagos), e devido a seus hábitos noturnos desenvolveu-se também superstições que acabam transformando-o em um vilão.

Mas calma, aqui vamos desmistificar algumas das ideias errôneas sobre eles.

Os morcegos pertencem a Ordem Chiroptera, do grego cheir que significa mão e pteron que significa asa. Eles são os únicos mamíferos que voam, a característica principal deles. Esses animais são encontrados em diferentes biomas e presentes praticamente no mundo inteiro, exceto em regiões extremamente frias.

Por Phoenix_B_1of3, Own work Based on information and maps from The Encyclopedia of Animals: a complete visual guide, by Fred Cooke and Jenni Bruce, (page 92). In Wikipedia, Licença CC0.

As espécies de morcegos também apresentam uma grande variedade em seus hábitos alimentares, que na verdade podem ser seis com espécies:

  • Frugívoras: que alimentam-se exclusivamente de frutas;
  • Insetívoras: que alimentam-se exclusivamente de insetos;
  • Nectarívoras: retiram carboidratos do néctar e proteínas do pólen das plantas;
  • Hematófagas: que alimentam-se exclusivamente de sangue de mamíferos ou de aves;
  • Piscívoras: são habilidosos na pesca, com grandes e fortes pés em forma de garra;
  • Carnívoras: se alimentam de pequenos vertebrados, tais como pássaros, anfíbios, répteis e até pequenos mamíferos.

E todos estas espécies, que se alimentam das mais variadas formas, contribuem de forma significativa para o ecossistema, por exemplo: na polinização, dispersão de sementes, controle da população de insetos e também controlam matéria orgânica em ambientes cavernícolas, ou seja, em cavernas.

Com isso, é possível perceber que os morcegos possuem um papel ecológico importantíssimo que é muito pouco disseminado.

Para as pessoas que tem o medo dos morcegos que se alimentam de sangue, sabia que apenas existem três espécies destes morcegos no mundo; no Brasil há 181 espécies descritas mas apenas três (3) se alimentam de sangue que são: morcego-vampiro-comum (Desmodus rotundus), morcego-vampiro-de-asas-brancas (Diaemus youngi) e morcego-vampiro-de-pernas-peludas (Diphylla ecaudata); e o ser humano não é considerado uma presa destes morcegos.

O voo dos Morcegos

De uma coisa podemos nos orgulhar, o animal mamífero voador mais rápido conhecido, é brasileiro e se chama cientificamente de Tadarida brasiliensis atingindo velocidade de até 160 km/h em voo horizontal; esta espécie também está presente em outras regiões da América.

Mas o que torna o voo deles tão especial?

Diferentemente das aves, as asas dos morcegos são muito mais flexíveis, isso devido a toda articulação e músculo que ela possui. Em suas asas há a presença dos dedos, em um total de cinco, que são alongados, o polegar “o dedo menos alongado” aponta para frente já os outros dedos mantem a tensão da “pele” (esticam a pele) durante o voo. Além disso a partir do polegar os dedos também possuem também algumas outras funções:

  • O segundo e o terceiro dedos vão ao longo da ponta da asa, permitindo que a asa seja puxada para frente contra o arrasto aerodinâmico;
  • O quarto e o quinto dedos vão do pulso até a borda posterior e repelem a força de flexão causada pelo ar empurrando contra a membrana rígida.

Com todo esse aparato em suas asas e também por possuírem asas flexíveis, os voos dos morcegos são muito mais manobráveis que os dos pássaros.

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Desenho de asa de morcego. Crédito: Illustrierter Leitfaden der Naturgeschichte des Thierreiches, 1876. In Wikipédia. Licença CC0.

A “pele” presente na asa e que se estica entre os dedos quando os morcegos voam recebe o nome de patágio que é uma membrana extremamente fina , e que consiste basicamente em tecido conjuntivo, fibras elásticas, nervos, músculos e vasos sanguíneos.

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Myotis sibiricus. Crédito lilijasultangareeva. In Inaturalist. Licença CC BY-NC 4.0.

Em esportes radicais como Wingsuit, os atletas utilizam a mesma ideia do patagio para praticar o esporte no entanto, no esporte os praticante praticamente planam enquanto que os morcegos além de poderem planar também voam.

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Wingsuit Flying over fields at Langar Airfield (Parachute/Skydive School) in the UK. Crédito Wingsuiting. Data 11 março de 2012. In Wikipédia. Licença CC BY-SA 4.0

Estudar os mecanismos de voo dos morcegos ajudam a desenvolver aviões ou drones melhores assim como trajes especiais para a pratica de esportes radicais.

E que benefício tem em ficar de cabeça para baixo ?

Para nós parece muito estranho um animal preferir ficar de cabeça para baixo e ainda mais em lugares altos. Mas tem uma física ai no meio!

Diferentes dos pássaros, os morcegos se “utilizam” de um conceito na física que chamamos de Energia, englobando a Energia Potencial Gravitacional e Energia Cinética. Um pássaro para levantar voo precisa bater as asas ou mesmo “correr/dar pequenos pulos” para ganhar impulso e conseguir voar; já os morcegos quando estão de cabeça para baixo e no teto de cavernas eles usam a gravidade ao seu favor! Isso mesmo! Na verdade convertem Energia Potencial Gravitacional (que depende da altura) em Energia Cinética pois quando ele se solta de uma determinada altura ganha velocidade e para voar o esforço será bem menor comparada aos dos pássaros porque basta esticar as asas e com pequenos movimentos delas já basta para um voo com maestria.

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Pteropus poliocephalus. Crédito matthewmo. Data janeiro de 2019. In Inaturalist. Licença CC BY-NC 4.0.

Desempenho do Avião Morcego

Você com certeza percebeu que o Avião Morcego consegue se manter um bom tempo no ar quando suas asas estão inclinadas para cima. Essa análise das características de voo é de muita importância para competições de aviões de papeis. Conheça um pouco sobre as competições.

Abaixo você pode conferir uma pontuação do Avião Morcego em algumas categorias que são relevantes nas competições de avião de papel.

Conheça um pouco mais sobre as categorias.

Avaliação, as categorias são pontuadas de 0 a 100.

  • Tempo de permanência no ar: 70 (ele é “pesado” em sua parte frontal que logo após sair de nossas mãos tente a inclinar sempre para baixo, no entanto o bater de asas que ocorrem eventualmente o faz permanecer mais tempo voando).
  • Velocidade de vôo: 45 (ele tem um voo relativamente estável, tudo devido também ao movimento das asas, a presença de vento pode beneficiar em sua velocidade)
  • Distância percorrida: 40 (ele não é um modelo de grandes distâncias mas pode percorrer conforme lançamos em locais altos e com a presença de vento).
  • Arcrobacias: (acrobacias e efeitos de voo): 35 (ela voa sem efeitos arcrobáticos o máximo que acontece é pequenas curvas e o movimento das asas.)

Essas avaliações estão sendo baseadas em experiências feitas em casa em locais relativamente pequenos, devido a pandemia, mas pretendemos faze-lo em locais abertos e com mais liberdade para melhor estuda-los.

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