Por que a maioria dos ossos de animais tem uma estrutura de anel oco na sua secção transversal?

Este artigo centra-se na questão de "por que a maioria dos ossos de animais tem uma estrutura de anel oco no corte transversal", explicando o princípio mecânico de os ossos de animais terem uma estrutura oca, pois suportam principalmente flexão e pressão, e a tensão é distribuída principalmente nas bordas. Além disso, o artigo apresenta a aplicação deste princípio na estrutura dos caules de plantas e em áreas de produção e vida, como tubos e edifícios com cúpulas.

Por que a maioria dos ossos de animais tem uma estrutura de anel oco na sua secção transversal?

Por que a maioria dos ossos de animais tem uma estrutura oca em forma de anel? Há cerca de 500 milhões de anos, surgiram os primeiros vertebrados na Terra, que desenvolveram um esqueleto interno para se locomover, sustentar e proteger o corpo. Já reparou que os ossos deles são ocos? A maioria dos ossos de animais é oca e leve, porque a força a que estão sujeitos é, na maioria das vezes, flexão e compressão. Durante a flexão, a tensão máxima ocorre nas bordas, enquanto a parte central quase não é afetada, razão pela qual os ossos das pernas dos animais são ocos. Sob pressão, a tensão também se dispersa pelas bordas.

Da mesma forma, a haste fina do trigo consegue suportar espigas muito mais pesadas do que ela. Estas partes de suporte nas plantas são chamadas de tecidos mecânicos. Algumas variedades de trigo e arroz têm tendência a cair, o que indica que o tecido mecânico nos seus caules não está suficientemente desenvolvido e deve ser reforçado através do controlo da humidade e da fertilização. Muitos caules de plantas também são ocos, como o bambu, o junco, a aipo e muitas ervas daninhas.

A natureza inspirou a criação de tubos redondos. Os tubos de aço conseguem suportar quase a mesma flexão e pressão que as barras de aço com a mesma quantidade de material. Os tubos ocos redondos não só são resistentes à flexão e à pressão, como também economizam material e são leves, podendo transportar gases e líquidos no seu interior. As pontes de pedra são concebidas em forma de arco para suportar a pressão ao máximo. A estrutura em arco permite transferir a pressão para os suportes de ambos os lados da ponte, sendo a curva da ponte a curva da pressão. As grutas do planalto de Loess, na China, e a maioria dos túneis subterrâneos têm tetos em forma de arco, construídos segundo este princípio. Os suportes nas bordas das pontes de arco e das grutas são muito espessos, a fim de suportar a pressão transferida.