¿Cuáles son los mecanismos de disipación de energía más interesantes que conoces en la naturaleza?

Pájaros carpinteros.

Estos pequeños pueden soportar repetidas desaceleraciones de su cabeza de 1,000 a 1,500 g . Eso es de 18 a 28 veces por segundo, hasta 12,000 veces por día. (¿ Y pensabas que la National Football League era mala? Nos reímos de ti).

A modo de comparación, una única deceleración de 300 g es una conmoción cerebral garantizada para un ser humano incluso para un breve impacto de 1 milisegundo. La tolerancia puede bajar de 80g a 160g para tiempos de desaceleración más largos.

Algunas de las adaptaciones necesarias para proteger su cerebro:

  • Hueso esponjoso y comprimible en la parte frontal del cráneo para amortiguar el impacto. También tienen este relleno óseo en la parte posterior de su cráneo, para proteger el cerebro tanto en el golpe de retorno como en el golpe.
  • El cerebro tiene la forma para diseminar el impacto sobre un área más amplia, y el cerebro es inusualmente liso, de modo que el golpe no se concentra en un punto elevado.
  • Un espacio estrecho entre el cerebro y la membrana que cubre el cerebro (la duramadre) y, por lo tanto, poco líquido cefalorraquídeo. Por lo tanto, no hay espacio para que el cerebro gire, vibre o se deslice dentro del cráneo. El líquido cefalorraquídeo que tienen es más parecido a un gel graso y grueso, a diferencia del líquido acuoso que tienen la mayoría de los animales.
  • Ángulo de golpe variable: no golpean del mismo modo cada vez.
  • Los pájaros carpinteros son pequeños. Este es en realidad el punto más importante: no querrás probar esto con una cabeza y un cerebro más grandes.
  • Las frecuencias naturales del cráneo son más altas que la velocidad de picoteo, evitando así la resonancia.
  • Una ingeniosa ingeniería mecánica aleja el estrés del cerebro y vierte la mayor parte de la energía de tensión en el cuerpo, para usarlo en el próximo beso.

Sorprendentemente, solo alrededor del 0.3% de la energía de cada golpe se deposita en el cerebro. Y disipar esa energía causa un segundo problema: calor. Sí, golpean sus cabezas con tanta fuerza y ​​tan a menudo que la energía cinética disipada amenaza con recalentar sus cabezas . Esta es la razón por la cual oyes pájaros carpinteros golpear en ráfagas de 10 a 30 picotazos, las pausas son para permitir el enfriamiento. (El cerebro se calienta alrededor de .06 a .17 grados C por ráfaga).

El cerebro no es lo único que necesita protección: realmente pueden enviar astillas volando, de modo que sus ojos están protegidos por una membrana nictitante que se cierra con cada golpe . Esa membrana también impide que el ojo se mueva hacia adelante cuando la cabeza se detiene bruscamente, evitando así las desgarros de las retinas e incluso evitando que se salgan las órbitas .

Los escombros derribados del árbol también son un riesgo de inhalación, por lo que sus fosas nasales son hendiduras estrechas (en algunas especies) y están protegidas por plumas.

(Un consejo para Wu Chengwei y sus colegas de la Universidad de Tecnología de Dalian en China y Lorna Gibson de MIT para algunos de los estudios más sofisticados sobre cómo sacarle la cabeza a la mierda de la cabeza sin sufrir daños cerebrales. el pico actúa como un amortiguador elástico ahora es menos favorecido. Un pico elástico estiraría el tiempo de impacto y reduciría la fuerza aplicada al árbol, pero el pájaro carpintero intenta maximizar la fuerza aplicada al árbol).

Hay muchos ejemplos en la naturaleza. Considere la forma en que el cerebro de un pájaro carpintero es capaz de resistir las fuerzas g que oscilan, o cómo el cerebro de un carnero puede sobrevivir a las mutilaciones mutuas a alta velocidad.