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Quando o trem-bala japonês atingiu uma velocidade de aproximadamente 270 km/h, a empresa responsável pelo sistema de transporte se deparou com um problema. Toda vez que o trem saía de um túnel, fazia um barulho que podia ser ouvido a 400 metros de distância.
Isso acontecia porque o trem-bala comprimia o ar dentro do túnel de uma maneira, que, quando saía, produzia uma explosão sonora, um problema para as áreas residenciais próximas.
Para solucionar o problema, o engenheiro da Japan Railway West (JR West), empresa responsável pelo sistema de transporte, Eiji Nakatsu, um ávido observador de pássaros, inspirou-se voo do martim-pescador.
Nakatsu também corrigiu outros aspectos do projeto com base nas penas de uma coruja e no abdômen de um pinguim.
O trem-bala modificado pelo engenheiro foi inaugurado em 1997. Para celebrar o 20º aniversário de seu célebre design, em 2017, Nakatsu participou de uma rodada de palestras em universidades dos Estados Unidos, para falar sobre a importância de observar e aprender com a natureza.
A influência do martim-pescador
A Shinkansen, rede ferroviária de alta velocidade do Japão, é há décadas uma prioridade para o governo. A primeira linha (Tokaido Shinkansen), que liga a capital Tóquio e a cidade de Osaka, foi inaugurada em 1964, para os Jogos Olímpicos. Com aproximadamente 515 quilômetros, estima-se que ela tenha transportado mais de 4 bilhões de passageiros até 2010.
Resolver o problema da explosão sonora era crucial para a Japan Railway West, empresa responsável pelo trem-bala.
Para solucionar o caso, Nakatsu se baseou em suas próprias observações. O engenheiro lembrou que quando o pássaro martim-pescador mergulhava em alta velocidade, saindo do ar, um fluido de pouca resistência, para outro 800 vezes mais denso, a água, espirrava pouco líquido.
De acordo com uma matéria do BBC, o segredo está na forma aerodinâmica do seu bico. Nakatsu projetou diversos protótipos da parte dianteira do trem-bala que foram testados em seu laboratório. O que fez menos barulho foi o que parecia com o bico de um martim-pescador.
Corujas e pinguins
Foto: Getty Images
Outra coisa que contribuía para o ruído do trem-bala era o pantógrafo ferroviário. O mecanismo ficava articulado na parte superior do trem que transmite energia elétrica.
O ar que passava pelo pantógrafo era deslocado, criando vórtices de Karman, padrões em redemoinho causados quando uma camada de fluido é separada ao passar por um objeto, gerando turbulência.
Por causa disso, Nakatsu projetou um novo pantógrafo, inspirado na forma das penas da coruja, ave conhecida por seu voo silencioso. As penas possuem bordas irregulares que fragmentam o fluxo de ar que passa sobre elas, diminuindo o som.
O engenheiro também redesenhou a base do pantógrafo. Ele criou um novo modelo com base no abdômen liso de uma espécie de pinguim da Antártida, o pinguim-de-adélia, que desliza com uma resistência mínima na água.
Biomimética
Foto: Getty Images
O trem-bala Shinkansen 500 projetado por Nakatsu conseguiu atingir uma velocidade de 320 km/h sem exceder o limite de 70 decibéis estabelecido pelo governo para áreas residenciais.
Além disso, até os dias atuais essa versão do trem-bala é citada como um dos melhores exemplos de inovação inspirada na natureza ou biomimética.
O termo popularizado pela escritora americana Janine Benyus foi citado em 1997 no livro que marcou o começo de uma nova era no design: “Biomimética: inovação inspirada na natureza”.
“Geralmente, quem projeta tudo ao nosso redor nunca foi a uma aula de biologia e, portanto, é realmente principiante na forma como a natureza funciona”, disse Benyus no site do The Biomimicry Institute, instituto fundado por ela em 2006.
Formas e ecossistemas
:A biomimética propõe aprender com as formas da natureza, seus processos e ecossistemas. Alguns exemplos desse design são substâncias adesivas inspiradas nas patas dos geckos, répteis escamados da família dos lagartos, materiais que são limpos com chuva ou processos de produção em que não existe desperdício, como no ecossistema de uma floresta.No caso do trem-bala redesenhado por Eiji Nakatsu, o engenheiro diminuiu o ruído, fez seu modelo ser 10% mais rápido e usou 15% menos eletricidade do que as versões anteriores.
De acordo com o The Biomimicry Institute, a inovação foi possível por causa das penas de uma coruja, do abdômen de um pinguim e do bico de um martim-pescador.
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