Lei Constructal explica evolução dos aviões

Lei Constructal
Uma "lei da física" proposta cerca de duas décadas atrás pretende explicar a evolução dos aviões de passageiros, do pequeno DC-3 a hélice de outrora até o enorme Boeing 787 de hoje.

E também pode fornecer dicas sobre como as empresas podem desenvolver projetos aeronáuticos de sucesso no futuro.

Além disso, essa lei conseguiria explicar por que o avião supersônico Concorde seguiu o mesmo caminho do extinto pássaro dodô - ele estava em um beco sem saída evolutivo.

"A evolução é um fenômeno universal que engloba a tecnologia e as bacias hidrográficas, assim como o design dos animais, e ela está enraizada na física na forma da Lei Constructal," defende Adrian Bejan, professor de engenharia mecânica e ciência dos materiais na Universidade de Duke, nos Estados Unidos.

A Lei Constructal, ou lei dos construtos, foi proposta pelo próprio professor Bejan em 1996 - ela afirma que, para um sistema sobreviver, ele deve evoluir para aumentar sua capacidade de fluir, ou otimizar seu acesso ao fluxo.

Por exemplo, o sistema vascular humano evoluiu para permitir que o sangue flua através de uma rede de algumas artérias grandes e muitos pequenos capilares. Os sistemas fluviais, os galhos das árvores e as modernas redes de rodovias mostram essas mesmas forças em ação, segundo Bejan.

Lei da evolução dos aviões
No caso dos aviões comerciais, os projetos teriam evoluído para permitir que mais pessoas e objetos fluam por toda a face da Terra.

A Lei Constructal consegue explicar - de forma um tanto óbvia - as principais características de design dos aviões que tiveram sucesso comercial: a massa do motor permaneceu proporcional ao tamanho do corpo, o tamanho da asa tem relação com o comprimento da fuselagem e a capacidade de combustível aumentou proporcionalmente ao peso total da aeronave.

"As mesmas características de design podem ser vistas em qualquer grande animal terrestre," prossegue Bejan. "Animais maiores têm um tempo de vida mais longo e viajam distâncias maiores, exatamente como os aviões de passageiros foram concebidos. Por exemplo, a razão entre o motor e o tamanho da aeronave é análoga à relação do tamanho total do corpo de um grande animal com o coração, pulmões e músculos."

Essa "evolução dos aviões", quando posta em um gráfico - uma espécie de "árvore da vida aeronáutica" - parece revelar duas características básicas.

Ao longo do tempo, foram fabricados novos aviões comerciais de todos os tamanhos, mas os maiores se juntam em modelos ainda maiores.

E a linha que melhor descreve a relação da massa e da velocidade dos aviões é bastante semelhante à estatística de massa e velocidade de vários mamíferos, lagartos, pássaros e insetos.

Extinção do Concorde
Nessa taxonomia aeronáutica, no entanto, uma espécie aparece completamente fora da curva no gráfico - o Concorde.

"O Concorde estava muito longe das proporções que a evolução produziu nos jatos de passageiros," explicou Bejan.

O pesquisador aponta que o supersônico tinha uma capacidade de passageiros limitada, uma baixa relação massa/velocidade, uma relação fuselagem/envergadura das asas fora da curva, motores enormes e grande consumo de combustível.

Segundo Bejan, para não verem suas criações extintas pela lei da evolução aeronáutica, os projetistas do futuro, antes de mandar seus desenhos para fabricação, deveriam verificar se seus designs são inteligentes o suficiente para sobreviver - isto é, se eles se encaixam na curva traçada pela Lei Constructal.

Bibliografia:The Evolution of Airplanes
Adrian Bejan, Jordan D. Charles, Sylvie Lorente
Journal of Applied Physics
Vol.: 116, 044901
DOI: 10.1063/1.4886855

Fonte: Inovação Tecnológica

Nota: Quero atentar nesta nota à grande diferença entre a "evolução" das máquinas criadas pelo homem com a "evolução" da vida por forças naturais. O autor deste artigo acima mistura as coisas, como se não houvesse um abismo entre elas. Só esqueceram de mencionar que a "evolução" dos aviões foi dirigida por mentes inteligentes (que perceberam a necessidade de aperfeiçoar o avião) e o criador das aeronaves foi o homem, e não pelo acaso das mutações e seleção natural dos seres vivos. Claro que foi uma comparação, mas querem nos fazer acreditar, mesmo de forma indireta, que naturalmente um organismo vivo pode evoluir, onde uma espécie pode se transformar em outra naturalmente ao longo do tempo, onde os organismos muito mais complexos que uma aeronave tenham surgido naturalmente. A lei constructal pode explicar a evolução dos aviões (por ter uma mente inteligente por detrás), entendo isso, mas não pode explicar empiricamente a evolução da vida (por não haver mecanismos de geração de uma nova forma de vida - adaptação de uma espécie dentro da espécie sim, mas nunca uma nova espécie). Há uma diferença gritante entre um e outro. Também há um problema com o termo "evolução" das espécies vivas, que concerne em não diferenciar a chamada "microevolução" (variação dentro da mesma espécie) da "macroevolução" (surgimento de novas espécies via mutações e seleção natural). A "microevolução" é um fato, mas a "macroevolução" não. As mutações em seres vivos não geram nova informação genética funcionais naturalmente... Que o digam as drosophilas - mosquinhas que vêm sendo torturadas há anos em laboratórios, mas não confessaram a evolução. Seria como esperar milhões de anos para ver um DC-3 se transformar em um Boeing 787 naturalmente, somente pela Lei constructal, pelo acaso e pela seleção natural, sem uma mente inteligente guiando as adaptações/melhorias ao novo ambiente (o mercado consumidor, no caso as aeronaves). As aeronaves precisam de um projeto inteligente a cada novo modelo que sai das fábricas, mas a vida não precisaria disso? Acreditar que o homem seja resultado de uma força natural e sua invenção (o avião) não, é uma crença bem interessante, da qual eu não compartilho, por ser irracional. Na verdade, a 2ª Lei da Termodinâmica impede que, naturalmente, um ser vivo menos complexo possa evoluir para um ser vivo mais complexo. [ALM]