Cantidad de energía necesaria para flotar.

Question

¿Ha notado a un pescador inmóvil sobre un lago en busca de presa y se pregunta ¿qué cantidad de energía que hace un pájaro, 0,15 kg de peso, requieren a flotar para 15s?

Answer 1

Si la masa de las aves es $M$, y está modelada como un ventilador que está empujando el aire a la velocidad de $v$ hacia abajo constantemente y continuamente, en cualquier unidad de tiempo $dt$ debe hacer una cantidad de aire hacia abajo, en promedio, para obtener $M\,g\,dt$ -impulso. Esto significa que la masa de $dm$ del aire que empuja hacia abajo a velocidad $v$ en el tiempo $dt$ es tal que su impulso es $dm\,v = M\,g\,dt$, por lo que la cantidad de aire que empuja hacia abajo por unidad de tiempo es

$$ dm = {M\,g\over v} dt $$

La energía de este se mete aire, suponiendo que el aire comienza en reposo es

$$ dm {v^2\over 2}$$

Por lo que el consumo de energía es

$$ {dE\over dt} = {M\,g\over v} {v^2\over 2} = {M\,g\,v\over 2} $$

Esto supone que todo el aire es acelerado por el pájaro se disipa su energía, de modo que la energía se pierde para siempre. Esto no es exacto, y la de arriba es una simple estimación. Para un pájaro de la masa de 0,1 kg, la aceleración de la gravedad g=10 m/s², v=1 m/s (suponiendo que el ala es de 10 cm desde la parte superior a la parte inferior de la carrera y los colgajos de 20 veces por segundo), la potencia requerida es de 1 watt.

El parámetro $v$ se determina a partir de la ala velocidad, y la masa total de aire que empujan por flaps de las alas es el área del ala veces la densidad del aire de los tiempos el período de un flaps de las alas. El da una relación entre el tamaño de las aves y los flaps de las alas de la frecuencia. Este es el orden de magnitud solamente, y es más válido el más turbulento el flujo de aire.

Answer 2

Estoy de acuerdo con el comentario de dmckee arriba. Sólo me gustaría añadir que inmóvil planeadoras probablemente utilizan corrientes de aire ascendente (a menos que cuando desciende lentamente). Bastante mucho lo mismo pasa con los planeadores: utilizan corrientes ascendentes para subir o que descienden lentamente.