Les ales dels ocells, tant petits com grans, tenen una forma similar. Son corbades, com es veu a la figura, de forma que la velocitat de l'aire que passa per sobre de l'ala és més gran que la de l'aire que passa per sota. Ens podem imaginar que, com a conseqüència, en un moment donat hi ha menys molècules d'aire a sobre de l'ala que a sota. Aquest és un fenomen conegut com efecte Venturi, consistent en que quan un fluid està en moviment la pressió disminueix en augmentar la velocitat; això també passa quan un objecte es mou a l'interior d'un fluid i obliga al fluid a bellugar-se al seu voltant. Així, a la superfície superior de l'ala la pressió es més baixa que a la inferior, i aquesta diferència de pressions genera una força cap amunt, que anomenem sustentació, que compensa el pes de l'ocell i li permet volar. Les ales dels avions tenen una forma similar, mostrant com la tècnica imita a la natura.

Per que uns ocells baten les ales i d'altres no?

Principalment és un problema de resistència mecànica. Intenteu bellugar amunt i avall un full de cartró horitzontal. Si el full és petit no cal gaire força per fer-ho, i el full es mou sense deformar-se. Si el full és gran, però, la força augmenta proporcionalment a la superfície del full, i quan intentem bellugar-lo el full es deforma i fins i tot pot arribar a trencar-se. Els ocells tenen el mateix problema. Els ocells petits, que pesen poc, tenen ales petites que es poden bellugar fàcilment amunt i avall; per això baten les ales per volar. En canvi, els ocells grans no tenen prou força per bellugar les ales verticalment, i les mantenen fonamentalment en la mateixa posició mentre volen; si les han de batre, ho fan molt més a poc a poc. El següent vídeo mostra la tècnica de vol del voltor comú.

Ara bé, per volar cal mantenir la velocitat, perquè sense velocitat no hi ha sustentació. Com ho fan els ocells per accelerar fins assolir la velocitat del vol? Aquí hi ha la gran diferència entre els ocells que baten les ales i els que no.

Tècniques d'enlairament

Els ocells que baten les ales ho fan amb un moviment gairebé circular, molt semblant al dels braços dels nedadors d'estil papallona. Així, el moviment de l'ala impulsa aire cap el darrera, i en contrapartida l'ocell s'impulsa cap endavant. Aquest sistema de propulsió permet a aquests ocells enlairar-se gairebé aturats. Fins i tot alguns, com el colibrí, poden mantenir-se a gairebé suspesos a l'aire batent les ales amb una freqüència molt alta. En canvi, com que els ocells més grans han de batre les ales més lentament no poden aconseguir gaire propulsió amb la batuda. Per enlairar-se fan servir diferents estratègies: o bé inicien una carrera, a poder ser contra el vent per que la velocitat relativa entre l'ocell i el vent sigui màxima, o bé es llencen des d'un penya-segat; això és el que fan els grans rapinyaires, com el trencalòs. Un cop han iniciat el vol, baten les ales si ho necessiten, però fonamentalment planegen. Per això els veiem volar mantenint les ales gairebé rígides com un avió. I també fan servir un truc molt interessant: A les muntanyes sovint hi ha corrents d'aire ascendents produïdes pel vent o per l'escalfament del Sol; tot i que nosaltres no sabem veure-les, els ocells localitzen aquests corrents i es deixen arrossegar cap amunt per remuntar el vol sense fer cap esforç.

La figura que acompanya l'article mostra la superposició del perfil de l'ala d'un ocell que bat les ales (en blau) i la d'un avió (en vermell). La part central de l'ala de l'ocell és més gruixuda per que la velocitat de vol dels ocells és menor. Cap el final, però, l'ala de l'ocell s'aprima per que està formada només per les plomes. Això millora la sustentació de l'ocell a baixa velocitat. Els ocells planejadors tenen ales mes semblants a les dels avions.

L'activitat Experimenta el vol amb avions de paper permet comprovar empíricament, i de forma prou senzilla, algunes d'aquestes qüestions

Daniel Crespo és professor de Física i Termodinàmica a l'Enginyeria Tècnica Aeronàutica de l'Escola Politècnica Superior de Castelldefels (UPC)