馃殎La F脥SICA tras los HELIC脫PTEROS

Buenas Yonki de la ciencia, seguro que te has preguntado alguna vez “驴C贸mo funcionan los helic贸pteros?” pues has llegado aqu铆 y te lo voy a explicar, tengo que decirte que los helic贸pteros son bastante m谩s locura de lo que seguramente est茅s imaginando por lo que te aconsejo que te concentres al leer las siguientes lineas. Por lo contrario si prefieres que te lo cuente de palabra, te dejo un video en el que explico la f铆sica de los helic贸pteros.

Como vuelan los helic贸pteros

Lo primero que tienes que saber es que las palas de los helic贸pteros son alas de avi贸n peque帽itas, que al girar muy r谩pido simulan la velocidad del avi贸n contra el viento y de la misma forma generan fuerza de sustentaci贸n.
Una cosa curiosa es que como ya sabr谩s, en una rotaci贸n,cuanto m谩s lejos del eje de giro, mayor velocidad lineal llevas, por lo tanto la pala tiene diferentes velocidades de aire en toda su superficie, y esto es algo muy problem谩tico.

驴Para que sirve el rotor de cola?

Seguro que te has fijado en que casi todos los helic贸pteros tienen rotor de cola. 驴Te has parado a pensar por que lo llevan? Es completamente necesario y te explico por qu茅:
Para que lo entiendas muy facil, piensa en la tercera ley de newton(acci贸n-reacci贸n) si se est谩 haciendo girar las palas en una direcci贸n, las palas te van聽a hacer girar a ti en el sentido opuesto, por eso el

rotor de los helicopterosrotor de cola lo que hace es que nuestro helic贸ptero no se convierta en una peonza y sea estable, lo que hace es crear una fuerza a una cierta distancia del centro de masas, esto generar谩 un giro, que se cancela con el giro que nos induce el rotor principal como te he comentado.

PERO no siempre es necesario, como te he dicho antes, casi todos los helic贸pteros lo tienen, pero, y los que no? Por ejemplo este que os dejo a continuaci贸n:

Fijate que no tiene rotor de cola, pero tiene dos rotores principales, al final de la entrada te cuento que es lo que est谩 pasando.

驴Como ascienden los helic贸pteros?

Ahora viene una cosa esencial. 驴C贸mo crees que el helic贸ptero hace para ganar altura?, 驴Girando m谩s r谩pido las palas..? NO! ese pensamiento aparentemente l贸gico no tiene sentido hablando de helic贸pteros, de hecho, la velocidad a la que giran las palas se preconfigura antes de salir, lo que hacen es que cuando quieren conseguir m谩s altura le dan m谩s 谩ngulo de ataque a las palas, moviendo as铆 m谩s aire, el ordenador interno del helic贸ptero lo que tendr谩 que hacer es mantener la velocidad de giro preconfigurada aun haya aumentado el 谩ngulo de ataque, obviamente consumir谩 m谩s combustible.

Diferencia entre palas y helices en los helic贸pteros

Si te fijas no he dicho “h茅lice ni una sola vez” y es que el rotor principal de los helic贸pteros est谩 compuesto por palas, no por helices, la principal diferencia es que las palas permiten variar el 谩ngulo de ataque solo en una parte del giro, por ejemplo, que cuando cada pala pase por detr谩s del helic贸ptero, aumente el 谩ngulo de ataque, piensa la autentica locura que es esto, a la velocidad a la que gira el rotor principal…

De hecho esto es lo que le da tanta maniobrabilidad al helic贸ptero, imagina que tenemos el helic贸ptero quieto en el aire sin moverse y que de repente quiera ir hacia alante, lo que har谩 ser谩 aumentar el 谩ngulo de ataque en la parte de atr谩s para que se genere m谩s sustentacion en esa parte del giro de la pala y por lo tanto el helic贸ptero se incline hacia alante.

Precesi贸n girosc贸pica en helic贸pteros

Tiene sentido lo que te acabo de contar no? Vale pues te acabo de mentir, y lo que viene es una locura(como todo lo que tiene que ver con los helicopteros) Esto no es as铆 por culpa de la precesi贸n girosc贸pica, te explico por si no sabes lo que es.
La precesi贸n girosc贸pica se da cuando tenemos un objeto rotando a mucha velocidad(las h茅lices del helic贸ptero por ejemplo) Lo que nos dice la precesi贸n es que cuando aplicamos una fuerza sobre el objeto, esta har谩 efecto 90 grados despu茅s de donde la has aplicado, te pongo un ejemplo y si, se que es una locura pero as铆 es como funciona nuestro universo.
imagina que estamos viendo un helic贸ptero desde arriba, justo como en la imagen que te he puesto antes:

f铆sica de los helicopterosSi tenemos el rotor principal del helic贸ptero girando en sentido antihorario y queremos que el helic贸ptero vaya hacia alante, lo que tendremos que hacer es aumentar el angulo de ataque en la parte de la izquierda del giro, justo 90 grados antes que la parte de atr谩s, para que la fuerza por la precesi贸n giroscopica haga efecto 90 grados despu茅s, osea atr谩s y te incline el helic贸ptero hacia alante, si, se que es una locura y yo tampoco me lo podia creer cuando me enter茅.

Todo eso se hace gracias al plato c铆clico, te dejo una foto

驴Cual es el l铆mite de velocidad de los helic贸pteros? Disimetria de fuerza de sustentaci贸n

Alguna vez te has preguntado hasta que velocidad pueden llegar los helic贸pteros? seguramente s铆 y te lo voy a contar aqu铆 abajo. Te pongo una imagen a la que voy a hacer referencia en la explicaci贸n.

Tenemos un helic贸ptero que se mueve hacia alante, y gira las palas en el sentido que aparece en el dibujo, podemos verlo desde la perspectiva del helic贸ptero que seria que 茅l, est谩 quieto y el aire le viene de frente, por eso he puesto las flechas de aire yendo hacia 茅l, ahora, lo que ocurre es que en la parte amarilla, como si vas corriendo a 20 km/h y te chocas con otra persona que corre hacia ti a 20km/h las velocidades se suman y estarias chocando a 40, por lo tanto aqu铆 la velocidad con la que la pala le da al viento es mayor que en la zona azul, entonces en el lado derecho se genera m谩s fuerza de sustentaci贸n que en el lado izquierdo, y esto es algo muy serio, un problema con el que se tuvieron que parar a pensar muchisimo ya que cuando inventaron los helic贸pteros consegu铆an que se quedara quieto en el aire, pero cuando se empezaba a mover se encontraban con este problema y no sabian solucionarlo.

A d铆a de hoy hay varias formas de afrontarlo:

路 Darle libertad a la pala para que suba y baje mientras rota, as铆 en la parte de la derecha al tener m谩s fuerza de sustentaci贸n, la pala subir铆a y al subir baja el 谩ngulo de ataque, haciendo que la pala baje en la parte de la izquierda, y al bajar, el angulo de ataque aumenta haciendo que se genere m谩s fuerza de sustentaci贸n y entrando en un bucle.

路Incrementar el angulo de ataque solo en la parte de la izquierda, de forma que el exceso de la sustentaci贸n producida en la derecha se compensa con la sustentaci贸n en la izquierda debido a un incremento del 谩ngulo de ataque

路Hacer las palas de unos materiales muy el谩sticos, tanto que, permitan a la pala deformarse lo que quiera y compensar la disimetria de sustentaci贸n con eso. Suena loco pero es tan real como la vida misma.

Y esto de la disimetria de sustentaci贸n es el principal problema que tienen los helic贸pteros a la hora de tener una velocidad l铆mite, hay un momento en el que la disimetria ya no se puede compensar, es por eso que los helic贸pteros con dos rotores principales son m谩s r谩pidos que los helic贸pteros normales, y aqu铆 te cuento el secreto del principio, cada rotor gira en un sentido, por eso no se necesita rotor de cola,聽 el giro que genera uno sobre el helic贸ptero se anula con el giro que genera el otro, y lo mismo pasa con la disimetria de la fuerza de sustentaci贸n, se compensan.

El l铆mite en la velocidad de un helic贸ptero tiene que ver tambi茅n con que no se produzcan ondas de choque en las palas, teniendo en cuenta que la velocidad de los rotores de los helic贸pteros es de varias vueltas por segundo, en el extremo de la pala al ir contra el viento moviendose hacia alante(parte amarilla del dibujo) es f谩cil que se rompa la barrera del sonido, lo que har谩 que se pierda la sustentaci贸n y pueda da帽ar la estructura de la pala.

Todo esto te lo cuento bien en otro video que hice sobre helic贸pteros:

Autorrotaci贸n de los helic贸pteros

Y ahora, que es lo que le pasa a un helic贸ptero si se le rompe el motor?

Bueno, como sabr谩s, los aviones pueden intentar planear en el caso de quedarse sin motor, de hecho es algo bastante sabido, pero, que pasa en el caso de los helic贸pteros?
Bueno pues pueden hacer una maniobra que se conoce como autorrotaci贸n, esta maniobra consiste en hacer un descenso controlado sin potencia del motor, en lugar de caer a plomo.

Las palas del helic贸ptero ponen un cierto 谩ngulo para que mientras el helic贸ptero cae, el aire mueva las palas generando as铆 fuerza de sustentaci贸n y hacer que el helic贸ptero caiga mucho m谩s lento, si lo piensas es lo contrario que un helic贸ptero con el motor funcionando.
Si el motor te est谩 dando potencia, las palas al moverse mueven el aire, sin embargo aqu铆, el aire hace que las palas se muevan, igual que un molino e贸lico. Gracias a esta maniobra se ha conseguido salvar mucha gente, te dejo un video aqu铆 abajo para que veas que es locura.

Suscr铆bete a mi canal de youtube donde podr谩s encontrar m谩s contenido similar a este:
https://www.youtube.com/channel/UC0z91or00IFw5xK5PXTQzqw?sub_confirmation=1

 

 

Deja un comentario

Tu direcci贸n de correo electr贸nico no ser谩 publicada. Los campos obligatorios est谩n marcados con *