EL HELICÓPTERO

  ACTIVIDAD 2:

FUNDAMENTOS TEÓRICOS:

 Tercera ley de Newton
Siempre que un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, este ejerce una fuerza igual y en sentido opuesto sobre el primero.

Los conocimientos sobre interacciones entre cuerpos son una buena base para estudiar la tercera ley de Newton. La acción de una fuerza sobre un cuerpo no se puede manifestar sin que haya otro cuerpo que la provoque. De esto se deduce que del resultado de una interacción a

Aparecen dos fuerzas, es decir, que las fuerzas se presentan por pares, lo que hace imposible la existencia de una sola fuerza en la naturaleza. La acción de un objeto sobre otro está siempre acompañada por una reacción del segundo cuerpo sobre el primero. La tercera ley de Newton indica claramente como se relaciona las fuerzas en una interacción.

La tercera Ley del Movimiento de Newton es el principio de acción y reacción. Este postula que a cada acción corresponde una reacción igual y contraria. Es decir, si un cuerpo A ejerce una acción sobre un cuerpo B, el cuerpo B reacciona y ejerce una fuerza igual y contraria sobre el cuerpo A.
Los cohetes funcionan en base al mismo principio, ya que se aceleran al ejercer una gran fuerza sobre los gases que expulsan. Estos gases ejercen una fuerza igual y opuesta sobre el cohete, lo que finalmente lo hace avanzar.

Cada material, sin importar cuán duro sea, es elástico. Esto hace que al ejercer una fuerza sobre él, este también lo haga. Por ejemplo, si empujas una mesa estas ejerciendo una fuerza sobre ella; Al mirarte las manos, podrás ver qué están deformadas por la fuerza y sientes dolor. Eso quiere decir que la mesa también ejerció una fuerza sobre tus manos.

Una fuerza es una interacción entre una cosa y otra. Una carreta se acelera cuando se tira de ella. Un martillo golpea una estaca y la hunde en el suelo. Un cuerpo interactúa con otro. ¿Cuál ejerce la fuerza y cual la recibe? La respuesta de Newton a esto es que ninguna de las fuerzas tienen que identificarse como “las que ejerce” o “las que recibe”; él creía que la naturaleza era simétrica y concluyó que ambos cuerpos se les debe tratar por igual. En el caso del martillo este ejerce una fuerza sobre la estaca, pero se le lleva al reposo en el proceso. La misma fuerza que impulsa a la estaca es la que desacelera al martillo. Tales observaciones condujeron a Newton a su tercera ley, la ley de la acción y la reacción.

La tercera ley de Newton se establece a menudo como sigue: “ A toda acción siempre se opone una reacción igual.” Es importante insistir que las fuerzas de acción y reacción actúan sobre diferentes cuerpos. Nunca actúan sobre el mismo cuerpo.
Las fuerzas de acción y reacción constituyen un par de fuerzas. Las fuerzas siempre ocurren en pares. Nunca existe una fuerza única en ninguna situación.

Puede parecer confusa la idea de un cuerpo que tira de la Tierra. La idea de la Tierra que tira del cuerpo es más clara, pues la aceleración de 9,8 metros/segundo² es bastante notoria. La acción de la misma fuerza sobre la enorme masa de la Tierra, en cambio, produce una aceleración tan pequeña que no puede ser medida. Pero existe.

Empleando la tercera ley de Newton, es posible entender cómo obtiene un helicóptero su fuerza de sustentación. Las aspas tienen la forma adecuada para forzar hacia abajo las partículas de aire (acción), y el aire a su vez fuerza las aspas hacia arriba (reacción). A esta fuerza de reacción hacia arriba se le llama sustentación. Cuando la sustentación iguala al peso de la nave, ésta es capaz de mantenerse en un mismo punto en el aire.
Cuando la sustentación es mayor, el helicóptero asciende. Esto es cierto para las aves y los aviones. Las aves vuelan empujando el aire hacia abajo. En el avión de propulsión a chorro o de reacción, la nave expulsa gases quemados hacia atrás y éstos a su vez empujan la nave hacia delante.

Cuando alguien empuja contra una pared, ésta a su vez empuja contra la persona. Puede ser difícil de aceptar que la pared realmente empuje a la persona. La persona que gana un juego de tirar de la cuerda no es la que tira más duro de ella, sino la que empuja más duro contra el suelo. Por todas partes se observa el cumplimiento de la tercera ley de Newton. Un pez empuja el agua hacia atrás con sus aletas y el agua a su vez empuja al pez hacia delante. El viento empuja contra las ramas de un árbol con lo que generan silbidos. Las fuerzas son interacciones entre cosas diferentes. Cada contacto requiere de por lo menos un dúo; no hay forma de que un cuerpo pueda ejercer una fuerza sobre nada. Las fuerzas, siempre ocurren en pares, y cada miembro del par es opuesto al otro. Así, no se puede tocar sin ser tocado.

Una vez explicados los fundamentos teóricos del funcionamiento, pasamos a la parte operativa.

La actividad se refiere a la construcción de un helicóptero con elementos de la vida cotidiana

Se realizara una maqueta a escala con elementos cotidianos:

·         Una hélice y soporte de aeromodelismo

·         2 Barras de madera balsa

·         Papel

·         Pegamento

·         Alambre (Clips)

·         Bandas de goma (Elastiquines)

Los pasos en la construcción son los siguientes:

Tomamos la barra más corta (Gruesa), se le adhiere la porta hélices, a su vez se realiza con el clips una especie de gancho el cual sirve de eje para la hélice y unión con la propulsión del helicóptero, en el otro extremo de este eje se cierra a 90° de modo trabar la hélice para obtener el giro.

El otro extremo de la barra se aplica otro gancho (alambre) que sirve para sujetar la bandita.

Una vez que tenemos la parte principal del helicóptero, se procede la construcción de fuselaje, el cual es imprescindible para estabilizar el giro ya que de no tenerlo en vez de lograr que el cuerpo de la nave este detenida y gire solo la hélice, girarían ambos cuerpos, para lograr inmovilizar el cuerpo se le aplica una fuerza lateral que gracias a la presión lateral del aire se logra este cometido. En nuestro caso utilizaremos la barra fina donde le pegamos un cuadrado de papel de aproximadamente 5cm de lado, el cual se modificara en la prueba.

Este fuselaje se adhiere, con pegamento sobre el cuerpo principal a 3 cm de la hélice en forma perpendicular.

Una vez finalizada la construcción se realizan los vuelos de prueba enroscando la hélice lo que genera una torsión de la bandita quien es la que acumula la energía aplicada, cuando se suelta la hélice esta libera la energía acumulada en forma de giro, el giro de carga de la hélice es en sentido horario para que cuando trabaje ( que por su fabricación) genere un impulso de aire hacia abajo, y debido al principio de acción y reacción este proceso de empujar aire hacia abajo se produce una fuerza de empuje hacia arriba, lo que hace que el helicóptero se eleve por el aire. En la prueba y error se verifica la estabilidad reduciendo el fuselaje hasta encontrar el vuelo óptimo.