Divulgación Drones

[Niktes]

Buenas,

Ultimamente me he adentrado en el mundo de los drones y la verdad que soy un poco torpe con la fisica.

El tema es que me surge la siguiente duda: xq hay drones cuyos motores giran dos en horario y dos en atihorario y otros que solo giran horario o antihorario? Que diferencias hay segun la rotacion de los motores en el momento de elevacion del drone? Gracias!

[pod]

A la hora de ascender no hay ninguna diferencia. El motivo es otro. Suelen ser dos a dos para contrarestar el momento angular y que el dron no se ponga a girar sin control. Es la misma función que tiene el rotor de cola de un helicóptero.

De hecho, me sorprende leer que hay modelos donde todas las hélices giran en el mismo sentido; no tengo ni idea de drones pero tras una búsqueda rápida en internet siempre menciona que deben ser dos a dos, que es lo que tiene sentido físicamente. Si es cierto que existen dichos drones, utilizaran otro mecanismo para contrarrestar el momento angular.

Aquí tienes un vídeo de lo que le pasa a un dron si haces que las 4 hélices giren igual.

[Richard R Richard]

No creo que existan drones con todas sus palas girando en el mismo sentido, ni horario ni antihorario....

Si observamos las hélices de nuestro dron veremos que a pesar de tratarse de un mismo tipo tienen dos posiciones diferentes. Esto tiene una explicación muy sencilla, se hace para contrarrestar el Factor P o Par motor.

El fenómeno Par motor se explica con la tercera ley de Newton, en la que se indica que decualquier fuerza que se ejerza va a resultar otra fuerza igual y de sentido contrario. En el mundo de los drones repercute de la siguiente manera:

Nuestro dron necesita de las hélices para elevarse, para ello las palas de las hélices deben estar inclinadas. Lo que ocurre es que la hélice no solo va a generar una fuerza vertical, hacia arriba, sino que además se genera una fuerza horizontal que va a hacer que nuestro dron rote sobre sí mismo.

Para compensar este efecto se utilizan hélices contrarrotatorias, este es el motivo por el que tu modelo dispone dos hélices diferentes en cuanto a la dirección de las palas. De esta manera la fuerza horizontal que genera cada hélice se contrarresta con una hélice opuesta girando en el sentido contrario.

Fuente

[Niktes]

Buenas y gracias a los dos por responder!

No se donde lo vi o igual lo interprete mal, por eso me surgio esta duda.
No he acabado de entender porque las helices a pete de la fuerza vertical sobre el plano tambien hacen una horizontal, alguien me lo podria aclarar?

Gracias!

[pod]

Buenas y gracias a los dos por responder!

No se donde lo vi o igual lo interprete mal, por eso me surgio esta duda.
No he acabado de entender porque las helices a pete de la fuerza vertical sobre el plano tambien hacen una horizontal, alguien me lo podria aclarar?

Gracias!

No aparece ninguna fuerza neta en el plano horizontal. Se trata de un torque descompensado.

Es básicamente la aplicación de la 3a ley de Newton al movimiento circular. Cuando el dron está quieto, las hélices también está quietan. Pongamos que las cuatro hélices giraran en sentido antihorario. Para ello, el motor debe aplicar sobre las hélices cierto torque, o momento de fuerza, positivo (tomando el criterio que un torque en el sentido antihorario es positivo). Por la tercera ley de Newton, las hélices efectúan exactamente el mismo torque sobre cada uno de los motores, pero con signo contrario. Es decir, sobre el dron se acumulan cuatro torques negativos, con lo cual el dron entero empezará a girar en sentido horario para contrarestar el momento angular que han ganado las hélices.

En cambio, si los motores giran, dos a dos, de forma opuesta, los torques se anularan entre si y el dron podrá mantener la orientación. De hecho, este juego de torques es fundamental para controlar el dron. Por ejemplo, si el dron acelera un poco los dos motores que giran de forma horaria y ralentiza los dos que giran de forma antihoraria, entonces habrá cierto torque neto que hará que el dron gire de forma horaria, sin cambiar el empuje total. De esta forma, el dron puede cambiar su orientación en el aire sin desplazarse. Fíjate que para que esto funcione los motores que giran igual deben estar en diagonal, de lo contrario habría más empuje en un lado que en el otro y por lo tanto el dron se inclinaría además de girar.

Que el dron permanezca bien orientado en el espacio también es vital para avanzar: lo que hace es dar más potencia a los dos motores de atrás, de forma que se inclina y el empuje en vez de ser vertical tiene algo de componente horizontal, que es la responsable de hacer mover el dron.

En principio, físicamente, seria perfectamente posible hacer ascender el dron con los cuatro motores girando igual; y en consecuencia el dron giraría como una trompa en el aire. No aparecería ninguna fuerza horizontal, sólo un torque no compensado. Por supuesto, así no se podrían hacer los diferentes balances de potencia que permiten controlar el dron.

En el vídeo que puse el dron deriva hacia un lado, pero no es porque haya una fuerza horizontal. Interpreto que se trata simplemente de que la electrónica que le han puesto es la de un dron normal, que está programada asumiendo que los motores están dos a dos. Como el dron empieza a girar, la electrónica detecta que hay una rotación no deseada e intenta compensarla. No puede compensarla porque los motores no están puestos como ella se espera, así que simplemente el dron se

[Niktes]

Uau!
Muchas gracias por la explicacion!

Pero como ya dije soy un poco torpe con la fisica y no entiendo porque los 4 torques negativos q se generan no se anulan con los 4 torques que generan cada motor en du pala . Viendo esta imagen intuyo q el momento de fuerza es perpendicular a la fuerza en el eje y por lo tanto cuando el dron esta plano los momentos son verticales no? Tambien pienso quq no se anulan los momentos negativos y positivos porq en los positivos tambien existe la fuerza de sustentacion o no tiene nada q ver?
Gracias de nuevo!