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Mejor diseño aerodinámico de un avión de papel
- 1. Universidad de Cartagena Investigación: Mejor diseño aerodinámico de un avión de papel Metodología de la investigación José Javier Serna Grimaldo Docente: Javier Mouthon Cartagena de Indias D. T. y C. 1 de agosto de 2012
- 2. Resumen: En el siguiente reporte se explicara el procedimiento de la investigación llevada a cabo para poder determinar qué modelo de avión de papel es el más viable para concursar como el que más tiempo de vuelo ofrece, siendo este el principal interrogante de la investigación. Para resolverlo tome dos de los diseños más famosos y conocidos de aviones de papel y por medio de varias pruebas de vuelo medidas con cronometro determine que el modelo popularmente llamado “Tripi” es el más acertado ya que gracias a su mayor área de superficie en sus alas, logra planear mas al tener mayor contacto con el aire.
- 3. Introducción: Los aviones de papel son un elemento muy popular en el mundo, este juguete, como su nombre dice, esta hecho enteramente en papel y ha sido la distracción de muchas personas, y en especial de los estudiantes en el aula de clase. Sin embargo, tras la alegría de esta divertida forma de origami se esconde todo un proceso físico donde la aerodinámica juega un papel fundamental, por eso en esta investigación tratare de determinar cual de los dos modelos mas clásicos de avión de papel es el que se mantiene por mas tiempo en el aire. Para la prueba se elaboraran dos diseños distintos y se hará una serie de prueba de vuelos que será medida por cronometro y así al final se obtendrá el mejor diseño.
- 4. Marco Teórico: Los aviones de papel no funcionan por el mismo principio que los de verdad, o al menos no en lo principal. Los aviones de verdad vuelan principalmente por el principio de Bernoulli: la geometría del ala es algo más curvada por arriba que por abajo y en consecuencia cuando el ala penetra en el aire, el aire que pasa por arriba recorre un camino más largo que el que recorre el aire que pasa por abajo En consecuencia la velocidad del aire que pasa por arriba es mayor que la del aire que pasa por abajo, y por el principio de Bernoulli esto significa que la presión del aire de arriba es menor que la del aire de abajo, y en consecuencia que se produce una fuerza neta que empuja de abajo hacia arriba que sustenta el avión en el aire. Sin embargo, en un avión de papel esto no es así, salvo en aviones de papel muy sofisticados en un avión de papel normalmente ambas caras del ala son iguales y por tanto no se produce efecto Bernoulli. Lo que sucede en el avión de papel es un planeo puro debido al "resbalamiento" en el aire: la resistencia que opone el ala a moverse en vertical es mucho mayor que la que oponen a moverse en horizontal, y en consecuencia el avión baja lentamente frenado por el aire mientras penetra fácilmente hacia adelante, esto hace que el avión "resbale" sobre el aire y cambie así altura por velocidad, e incluso, si lleva suficiente velocidad horizontal y se inclina hacia arriba, la presión que produce el avance en la parte de abajo de las alas hace que el avión suba Los aviones reales también "resbalan" como los de papel y el comportamiento de ambos tiene muchas cosas en común, pero como se indica arriba, la razón principal del vuelo de los aviones reales no es en absoluto la misma que la de los aviones de papel y el "resbalamiento" en los aviones reales sólo juega un rol secundario. Por lo tanto en nuestro experimento el avión que tenga un diseño tal que tenga una mayor superficie “resbalándose” en el aire, será el que mas tiempo planee y por lo tanto el que tenga un mayor tiempo en el aire.
- 5. Método: Como en nuestra investigación solo buscamos el avión que mas tiempo de vuelo tenga sin importar variables como el peso o si la orientación de la hoja al momento de crear el avión porque siempre se mantendrán constantes, solo manejamos la hipótesis que entre mayor sea la superficie de planeo, aumentara la distancia recorrida y por tanto el tiempo de vuelo que es el que nos interesa en este caso En el experimento las variables del peso y las dimensiones estaban perfectamente controladas y no había dificultad con que fueran a variar ya que los dos aviones fueron hechos cada uno con una hoja de papel bond A4 las cuales tienen el mismo peso y dimensiones. La variable del viento era un factor importante a la hora de lanzar los aviones por lo que podría alterar totalmente la aerodinámica de estos y por consiguiente los datos por eso se escogió un recinto amplio y cerrado para ejecutar la prueba de tal forma que el viento no sea un mayor impedimento solo agregue a la prueba márgenes de error muy pequeños. La mayor variable fue el lanzamiento de los aviones porque no existe una manera de lanzar los aviones de tal forma que su impulso fuera el mismo ya que métodos como construir algún tipo de lanzador estilo honda con un elástico no garantizaba del todo un tiro uniforme dado los diferentes diseños de los aviones y tampoco un tiro eficiente porque no lanzara el avión con un grado de inclinación uniforme para que el avión planee. Dada esta situación se escogió lanzar el avión de forma manual procurando lanzarlo con el mismo impulso. Para medir el tiempo se utilizo un cronometro y se hicieron 3 lanzamientos por cada diseño de avión y se almacenaron los datos en la siguiente tabla: Tiempo Diseño 1 Diseño 2 Los dos diseños de avión de papel son los siguientes:
- 6. Diseño 1: Diseño 2: Resultados:
- 7. Tiempos Diseño 1 Diseño 2 Tiempo 1 3,86 4,66 Tiempo 2 4,05 5,01 Tiempo 3 3,78 4.89 Promedio: Diseño 1 Diseño 2 Tiempo 3.89 4.85 De esta manera podemos observar que el avión que mas tiempo permanece en el aire en promedio es el avión con el 2 diseño. Conclusiones:
- 8. Como conclusión tenemos que el avión con el diseño numero 2 es el que mas tiempo de vuelo en promedio tiene por eso es el mas apto para participar en un concurso de aviones de papel y como pudimos ver se cumplió la hipótesis enunciada al principio que decía que entre mas superficie tuviera el avión en las alas en contacto con el aire, mas tiempo tardaría en aterrizar y por tanto se cumplieron los objetivos de la investigación que era el de determinar cual de los dos diseños se mantenía mas en el aire. Bibliografía: