¿Sería posible reorganizar el músculo de vuelo de un dragón para eludir un poco la ley del cuadrado-cubo?

Cuando era adolescente era común que tuviéramos un scooter de 50 cc que, por ley, no podía superar la velocidad de 50 km/h. Cuando algunos de nosotros queríamos poner a punto el scooter y sacar más provecho del motor, uno de los trucos era cambiar el carburador o el escape (o ambos). ( No intentes esto en casa, ir a 110 km/h en carreteras normales con algo diseñado para ir a 50 no solo es ilegal, sino también muy estúpido y una forma rápida de tener un funeral temprano )

Este truco habría permitido que el motor generara más potencia con el mismo volumen del cilindro y la misma estructura.

¿Cómo se aplica esto a tus dragones? Bueno, no necesitas rediseñar los músculos/motor, solo aumenta el metabolismo de la bestia, permitiéndole quemar más nutrientes y producir más energía con la misma estructura.

Por cierto, este es el mismo truco que usan las aves, que les permite poder volar.

Tus dragones son actualmente palomas grandes: pectorales gigantes para la carrera hacia abajo, presumiblemente supercoracoideus proporcionalmente pequeños para la carrera hacia arriba. Lectura de antecedentes

Pero podrías aprovechar el grafeno y la regla del cool y modelar tus dragones sobre un ave única: el colibrí .

https://en.wikipedia.org/wiki/Bird_flight

La mayoría de las aves que planean tienen alas de alta relación de aspecto que son adecuadas para volar a baja velocidad. Los colibríes son una excepción única: los voladores más exitosos de todas las aves. El vuelo del colibrí es diferente del vuelo de otras aves en que el ala se extiende a lo largo de todo el recorrido, que es una figura simétrica de ocho, y el ala produce sustentación tanto en el recorrido hacia arriba como hacia abajo. Los colibríes baten sus alas unas 43 veces por segundo, mientras que otros pueden batir sus alas hasta 80 veces por segundo.

Los colibríes vuelan como insectos. Sus alas se mueven con una especie de movimiento de remo, y el pectoralis y el supercoracoideus son más simétricos en sus contribuciones. Generan vórtices como parte de su mecanismo de elevación, lo que sería genial para un dragón porque generaría remolinos de polvo cerca del suelo.

Se podría argumentar que los dragones son demasiado grandes y pesados ​​para volar como los colibríes. Me refiero a estos detractores anteriores al "grafeno y la regla de la frialdad" y sugiero que dediquen sus energías escépticas a los problemas inherentes a respirar fuego.

¿Cómo podrían reorganizarse el pectoral mayor y el hueso conectado a él para producir más potencia para la misma masa?

El pectoral mayor se conecta al hueso del brazo, por lo que voy a ofrecer una solución que es biológicamente plausible:

Debido a alguna mutación, algunos dragones nacen con las patas delanteras y las alas parcialmente fusionadas. Esto agrega mucha potencia muscular a cada golpe de ala.

Durante milenios (o quizás períodos más largos), los dragones evolucionan para tener solo cuatro extremidades. Las alas se vuelven cada vez más musculosas, logrando el resultado deseado.

Podrías mirar al pterosaurio llamado Quetzalcoatlus . Se cree que es el animal volador más grande de la historia, con una envergadura estimada de 10 a 11 m. Las estimaciones modernas ponen su peso en 200-250 kg. Estimaciones anteriores situaron su envergadura en hasta 21 m, por lo que debemos suponer que esto es posible para una bestia así, y un dragón con una envergadura de 20 m y un peso de (digamos) 400 kg sería bastante impresionante.

Existen diferentes teorías sobre qué tan bien volaban, pero un modelo de computadora reciente sugiere que Quetzalcoatlus era capaz de volar hasta 80 mph durante 7 a 10 días a altitudes de 15,000 pies.

Quetzalcoatlus se construyó de manera muy diferente a un dragón, con alas muy hacia atrás (ver figura), pero lo importante es que ha existido un volador de ese tamaño y, por lo tanto, un dragón de tamaño similar debería ser posible sin torcer la física. Si tu dragón escupe fuego, es posible que sople fuego debajo de sí mismo para crear corrientes térmicas breves que te levanten el ánimo rápidamente.

No, la ley del cubo cuadrado se aplica a muchos aspectos del vuelo, las alas tienen que mover suficiente aire para contrarrestar el peso de los animales.

En cuanto a cambiar los músculos, no ayudará, acortar un músculo también hace que la distancia que puede recorrer, es decir, el cambio de longitud durante la contracción, sea más pequeño, tus músculos serán súper poderosos pero se moverán todos media pulgada. Lo que significa que tu dragón realmente no puede batir sus alas. intercambiar longitud por grosor no le otorga ninguna capacidad de vuelo. el levantamiento total generado no mejora al acortar y ensanchar los músculos.

Fortalecer los huesos ayuda a reducir el peso total del animal y reduce específicamente el peso de las alas, un ala más liviana requiere menos fuerza para mover la misma cantidad de aire (porque los músculos tienen que mover el ala así como el aire). Debido a esto, las ganancias que puede obtener son bastante pequeñas, no insignificantes pero tampoco tan grandes. Las alas todavía tienen que mover suficiente aire para contrarrestar el peso del animal, ese es el verdadero asesino de la ley del cubo cuadrado, la masa del animal y la cantidad de aire que necesitas desplazar para contrarrestarlo.

La relación potencia-masa de los músculos es un límite bastante difícil, las aves han hecho todo lo posible para mantener los músculos funcionales. Puede tener un sistema para recuperar esa energía (colas de canguro), pero la energía inicial aún debe provenir de los músculos. Mientras los dragones lleven extremidades superfluas, será difícil que alcancen el mismo tamaño que las aves.

Los principales problemas con un gran dragón son, por orden creciente de importancia:

• Densidad de potencia muscular

Puede haber motores lineales (en un sentido amplio, lo que son los músculos) que sean lo suficientemente potentes por masa o volumen. Para una evolución inusual que resolvió los últimos problemas, esto sería bastante sencillo. Como veremos más adelante, este ni siquiera es el factor limitante de la fuerza humana en circunstancias normales.

• Fuerza muscular

El músculo no debe desgarrarse a sí mismo ni a sus soportes (algo que los músculos humanos harán si los usas a máxima potencia). Busque los síntomas del tétanos, o no, los músculos en plena potencia son cosas horribles. Pero hay materiales más fuertes que los tejidos humanos que existen, y que podrían reforzar los tejidos de los dragones. Los nanotubos de carbono y el grafeno son opciones bastante populares hoy en día. Los nanorods de diamante agregados también pueden formar huesos muy bonitos.

• Toma de combustible

Los músculos necesitan oxígeno y azúcar (o lo que este organismo pueda usar). Esos son llevados por la sangre. El nivel de azúcar podría aumentar bastante con la bioquímica correcta, siempre que pueda metabolizar sus reservas (probablemente grasa) lo suficientemente rápido como para mantenerse al día. El oxígeno es un poco más complicado. La sangre podría transportar más, pero la entrada de oxígeno está limitada por los pulmones. Necesitarían no solo grandes, sino probablemente algo más eficiente como un sobrealimentador biológico . Los productos de desecho como el dióxido de carbono deben eliminarse, pero las soluciones para la entrada deben duplicarse como escape aquí.

• Gestión del calor

Probablemente el más crítico, y a menudo considerado el mayor limitador en la fuerza muscular para organismos grandes, debido a la ley del cubo cuadrado: el volumen muscular (y teóricamente, la fuerza, pero también la generación de calor residual) aumenta con el volumen, mientras que la superficie muscular ( y su capacidad para evacuar el calor residual) sube con la superficie. Por lo tanto, el dragón necesitará un sistema circulatorio extremadamente eficiente para deshacerse del calor: no obtendrá mucho mejor que el agua, por lo que tendrá que bombear más sangre más rápido y a través de más vasos. Esto es tanto para la entrada de calor como de combustible, de hecho, ya que la entrada de combustible también está limitada por la superficie.

Entonces, este calor tendrá que ir a alguna parte. El supercargador antes mencionado ayudaría, pero también las gigantescas alas que un dragón necesita para volar de todos modos, y eso será un buen radiador: las alas también deben crecer debido a la ley del cuadrado-cubo. incluso puedes divertirte y hacer que el supercargador apunte hacia abajo, con su escape caliente hirviendo un poco similar a un arma ancha.

Puede ser necesario aumentar la transpiración, especialmente a través del sobrealimentador. También podría haber pequeños nódulos fríos en los músculos para ayudar a eliminar el calor durante un esfuerzo breve e intenso, aunque diseñar un sistema biológico de este tipo para que sea lo suficientemente pequeño y liviano puede ser un desafío.

Tendrá que haber un equilibrio entre alas grandes poco prácticas (para un mejor deslizamiento) y músculos poderosos poco prácticos (para el vuelo propulsado), dependiendo de cuán eficientes sean esos sistemas y cuán fuerte sea el tejido del dragón. De todos modos, esto puede requerir un diseño artificial o una evolución muy inusual, pero eso puede ayudar a que los dragones crezcan un poco más. Sospecho que el dragón solo sería capaz de un esfuerzo intenso puntual para tomar vuelo, y luego se deslizaría principalmente, como el extinto Quetzalcoatlus mencionado en la respuesta de Klaus Æ. Mogensen.

El dragón tendría un perfil muy poco profundo y ancho muy parecido a una mantarraya, pero esto podría encajar en la pregunta. Los movimientos hacia arriba y hacia abajo de las alas serán muy diferentes a cualquier cosa en la tierra. Si tuviera la cintura escapular fusionada, con el hueso del ala superior con un rango de movimiento muy pequeño, los músculos del torso trabajarían para torcer el hueso del ala superior (nuestro hueso humorístico), rotando el ala inferior en sus movimientos hacia arriba y hacia abajo. (codo a muñeca), esta parte del ala será corta y robusta en comparación con lo que normalmente imaginamos como un ala. La gran mayoría del área de superficie de las alas y la potencia de sustentación será la "mano" como un bate. ¿Alguna idea y posibles problemas con esto? Por cierto, es probable que se necesite un sistema especial de tendones para transferir la gran fuerza hacia las puntas de las alas para evitar que el esqueleto liviano de su dragón se pulverice.