viernes, 7 de diciembre de 2018

Armonía del movimiento pendular (II)


La armonía del movimiento helicoidal en el ciclo rotor eólico (II)

La utilidad del estudiar el movimiento pendular fue puesta de manifiesto por el físico francés Léon Foucault; su demostración más famosa tuvo lugar en la cúpula del Panteón de París en 1851 (figura 1).




Figura 1.-Grabado aparecido en la revista L'Illustration (5 de abril de 1851), representando el experimento de Foucault en el Panteón de París

Cuando se suspendió un péndulo de plomo 28kg., formado por una bala de cañón recubierta de latón atado a un cable de 67 metros de largo. El plano de oscilación del péndulo giraba hacia la derecha 11° por hora, haciendo un círculo completo en 32,7 horas. Se demostró científicamente el movimiento de rotación de la tierra. https://es.wikipedia.org/wiki/P%C3%A9ndulo_de_Foucault


Figura 2.- Péndulo de Foucault. Museo de las Ciencias de Valencia

¿Cómo visualizar el movimiento pendular?

Si colgamos una botella de plástico cortada por la mitad, invertida y cargada con arena y una cuerda que la sujeta del techo, podemos observar que las imágenes que describen sus trayectorias al descargar la arena cuando la lanzamos en círculo, varía con la longitud de la cuerda.

Éste fenómeno lo podemos visualizar utilizando programas de simulación por ordenador; podemos analizar las trayectorias que describen las partículas que giran siguiendo los distintos arcos pendulares incluidos en el ciclo rotor (figura 3).




Figura 3.- Morfología de las trayectorias de los tres arcos pendulares del ciclo rotor. 1: extremo exterior de un álabe o llanta; 2: centro del álabe y 3: extremo interno del álabe

1.- En el borde más interno del álabe, situado próximo al eje de la rueda, el arco de la curva cicloide es acortada y las partículas de aire que se incorporan realizan una trayectoria cuya morfología es entrecruzada en 8; ésta trayectoria y la morfología de los álabes facilita la transferencia de partículas entre las dos palas o álabes durante el movimiento de rotación (figura 4).



Figura 4.- Trayectoria de partículas. Péndulo con un arco correspondiente al borde interno de un álabe. Morfología en 8. Ciclo Rotor Eólico


2.- Durante su recorrido por las caras de las palas del rotor, las trayectorias con mayor radio pendular cambian de imagen de forma radical, a medida que avanzamos hacia el borde de la llanta (figura 5).


Figura 5.-- Trayectoria de partículas. Péndulo con arco  en el centro de un álabe
Trayectorias elípticas. Ciclo Rotor Eólico

3.- A medida que avanzamos hacia el exterior de la pala, las trayectorias se van haciendo más uniformes, alcanzando una forma elíptica en el extremo más periférico del álabe, junto con la llanta  (figura 6).


Figura 6.- Trayectoria de partículas. Péndulo con arco exterior del álabe y llanta
Ciclo Rotor Eólico

A modo de conclusión diremos que las trayectorias de partículas se modifican durante la circulación del ciclo rotor, el cual funciona como un helicoide circular generando trayectorias elípticas a modo de un oscilador armónico tridimensional (figura 7).



Figura 7.- Trayectoria elíptica propia de un oscilador armónico tridimensional

 “el ciclo rotor eólico actúa como un oscilador armónico tridimensional orientando las trayectorias de partículas circulantes en formas elípticas, mediante las cuales consigue optimizar el confort de la marcha del ciclista”.

Bibliografía



Gabriel Saitua. Getxo 2018



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