La matematica del volo delle api

Che le api sembrino volare al di fuori delle leggi della fisica e della matematica è noto dagli anni '30: le loro ali sono apparentemente troppo piccole per generare una portanza tale da sollevarle. Come fanno, allora, a stare in aria?

A piccoli passi. Fino agli anni '90 si pensava sfruttassero il flusso continuo di aria che permette anche agli aerei di volare: quando un velivolo è in aria, questa si muove più velocemente sulla superficie superiore dell'ala, e la differenza di pressione che si crea genera una forza che lo sostiene dal basso (la portanza, appunto). Nel 1996 si scoprì inoltre che alle estremità delle ali delle api si formano piccoli vortici simili a tornado (i leading edge vortices, LEVs).

Si pensò che questi mulinelli bastassero a spiegare la forza di sollevamento extra di cui le api necessitano, ma analizzando i dati di volo raccolti per 8 diverse specie di questi insetti, i ricercatori dell'Università di Manchester hanno concluso che i vortici, da soli, non bastano a spiegare il mistero.

Essenziali, ma in modo diverso. In base ai loro modelli matematici, i LEVs permettono alle api di "mordere" l'aria con un più ampio angolo di incidenza, l'angolo con cui un profilo alare fende un fluido, senza che si crei una situazione di stallo. È quest'angolo che permette ai piloti di controllare l'aereo e rendere massima la portanza. Aumentandone l'ampiezza, api, moscerini della frutta e colibrì si mantengono in volo; se i LEVs smettessero di funzionare, non ci sarebbe più abbastanza differenza di pressione tra la parte superiore e inferiore delle ali, e gli insetti cadrebbero.

I mini tornado insomma non sollevano le api, ma permettono loro di non finire in una situazione di stallo, e di aumentare l'angolo di incidenza con cui fendono il fluido. Questa informazione potrebbe rivelarsi importante nello sviluppo di ventole, turbine, droni da consegna o di sorveglianza.