Sobre la sincronización en el
ciclo rotor eólico.
El libro “Sincronización: un
concepto universal en ciencias no lineales” de A Pikovsky , M Rosenblum , J
Kurths - 2003 - books.google.com, recoge que el concepto de sincronización fue descrito
por primera vez en 1665 por Christiaan Huygens; los fenómenos de sincronización
abundan en la ciencia, la naturaleza, la
ingeniería y la vida social.
Sistemas tan diversos como los
relojes, los grillos cantores, los marcapasos cardíacos, las neuronas que se disparan
y las audiencias que aplauden, muestran una tendencia a operar en sincronía.
Se trata de fenómenos universales
que se pueden entender dentro de un marco común basado en la dinámica no lineal
moderna. La primera mitad de este libro describe la sincronización sin fórmulas
y se basa en ideas cualitativas intuitivas.
Synchronization:
A universal concept in nonlineal sciences. American Journal of Physics 70 , 655
(2002); https://doi.org/10.1119/1.1475332.
Arkady Pikovsky , Michael Rosenblum , y
Jürgen Kurths revisados por Robert C. Hilborn Publicado en línea: 13 de mayo
de 2002.
Para acercarnos a la interpretación
de la rueda como aeromotor bipala, debemos considerar que la sincronización de sus
elementos en rotación adquiere una especial relevancia para obtener la eficiencia cinética necesaria para validar
la utilidad práctica del modelo.
Para explicar este efecto
realizamos una pequeña experiencia: Conocemos cómo realizar nuestras
curvas cicloides. Estudiamos la sincronización oscilatoria de sus péndulos.
Figura 1.- Disco trazador de las curvas cicloides en el aeromotor
bipala
Figura 2.- Morfología de las curvas cicloides: común (como la llanta),
acortada (como los álabes) y alargada.
La nueva cinética rotacional que
se añade a la rueda tiene relación con la armonía y sincronización de los
movimientos pendulares que surgen en las curvas cicloides que sigue el flujo
aéreo en rotación.
Figura 3.- Curvas cicloides: "una común" generada en la llanta al rodar (más amplia) y "dos acortadas" generadas en los extremos de las palas.
Veamos cómo se establece la
sincronización de los osciladores cuando los acoplamos en fase, a través de un sencillo
experimento básico.
Figura 4.-Experiencia de sincronización de los tres péndulos. En color rojo el péndulo isócrono generado por la llanta y en verde los dos péndulos isócronos generados por el borde más interno de
los álabes.
Figura 5.- Plataforma de eje flexible
(oscilador sumatorio).
Puntos de fijación de los tres péndulos (en rojo).
Vídeo (plano lateral):
Hacemos oscilar conjuntamente los dos péndulos verdes correspondientes a las curvas cicloides de los álabes. Tras un período breve de acoplamiento, "el movimiento de los dos péndulos se sincroniza", a través de la unión o eje del que penden.
Vídeo (plano frontal):
Cada péndulo con función de metrónomo incorpora una pequeña fuerza a la plataforma o eje que les sincroniza sumando sus fuerzas. El péndulo central principal de color rojo recibe un impulso complementario que le permite iniciar su oscilación.
Hacemos oscilar conjuntamente los dos péndulos verdes correspondientes a las curvas cicloides de los álabes. Tras un período breve de acoplamiento, "el movimiento de los dos péndulos se sincroniza", a través de la unión o eje del que penden.
Vídeo (plano frontal):
Cada péndulo con función de metrónomo incorpora una pequeña fuerza a la plataforma o eje que les sincroniza sumando sus fuerzas. El péndulo central principal de color rojo recibe un impulso complementario que le permite iniciar su oscilación.
El experimento muestra que la sincronización
oscilatoria acoplada del movimiento entre los dos péndulos se comporta de forma similar a los bastones de apoyo que han mostrado su eficiencia en el modelo de la marcha nórdica.
Durante la actividad deportiva en
la bicicleta el eje de la rueda recibe la fuerza del torque generada que transmitimos desde el pedal, generando el movimiento de traslación expresado por la
curva cicloide común de la llanta, con un arco de péndulo de 2´40m., junto a dos pequeñas curvas cicloides acortadas, cada
una con un arco de 1´6m., relacionadas con la traslación del borde de los dos álabes.
La experiencia que se describe corresponde a una sola linea pendular. El efecto final sería
el sumatorio de los movimientos pendulares de todas las partículas que impactan
sobre los álabes incorporándose a una circulación rotacional que finalmente resulta acelerada.
La sincronización pendular de la
oscilación resulta un elemento clave para comprender la utilidad de nuestro
aeromotor para el ciclismo en pista y en carretera.
Gabriel Saitua, Getxo 2019
