7/15/2019 Planeador de Leonardo Da Vinci

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PROYECTO DE FISICA: PLANEADOR DE LEONARDO DA VINCI

Elaborado por:

JHON EDISON PEDRAZA GOMEZ

EDILSON ALBEIRO MOLANO BOHORQUEZ

Dirigido a:

JAVIER CANO

FUNDACION UNIVERSITARIA LOS LIBERTADORES

FACULTAD DE INGENIERIA

PROGRAMA DE AERONAUTICA

BOGOTA D.C.

19 DE ABRIL DE 2010

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INTRODUCCIÓN

El hombre durante siglos ha querido volar, en estos tiempos se ha hechorealidad este sueño, pero sin lugar a duda esto ha sido posible gracias a lasprimeras ideas, como lo fueron las de Leonardo da Vinci, este hombre se hacemuy importante para el área de la aviación pues fue pionero en este campo alver la capacidad que tenían las aves para volar, este hombre quiso imitar lahabilidad de las aves con algunas ideas, como lo fue en especial el planeador,del cual tuvo la idea estudiando las alas de los murciélagos, este invento lo

diseño con el fin de que este funcionara con las corrientes del aire, y pues yaque no tenia motor no podía estar mucho en el aire.

Utilizando los diseños del inventor da Vinci, se construirá el modelo, paradesarrollar la idea del inventor y además realizar estudios de orden físico parahacer que esta máquina funcione.

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OBJETIVO GENERAL

Construir un modelo a escala del planeador utilizando las ideas y el diseño deLeonardo da Vinci para realizar estudios en la misma, y así desarrollar einnovar la idea para mejorar el rendimiento del planeador alado.

Objetivos específicos:

- Estudiar los diseños y estructura del planeador para entender sufuncionamiento.

- Construir un modelo a escala de la maquina con base en los planos ydiseño de Da Vinci.

- Experimentar con el modelo para estudiar los factores físicos queinciden en su funcionamiento.

- Realizar cambios para mejorar su funcionamiento.

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MARCO TEÓRICO

El planeador alado:

Leonardo fue quien afrontó por primera vez el problema del vuelo e inventó unaespecie de aeroplano sin motor que sería capaz de volar sostenido por lascorrientes de aire, para ello se basó en un intensivo estudio sobre las alas delos murciélagos. Su máquina de volar funcionaba como un planeador, por loque era incapaz de mantenerse mucho tiempo en el aire.

La imaginación de Da Vinci era fértil en ideas relacionadas con máquinasvoladoras, incluyendo varios planeadores equipados con alas batibles. Estemodelo de carcasa abierta, equipado con asientos y mandos para el piloto, noincluye el diseño de un casco.

En la actualidad existen planeadores tripulados y radio controlados, de alaflexible (parapente) y de alas rígidas o semiflexibles (planeador y ala delta).Pero la principal característica del vuelo en planeador es que se realiza sin lanecesidad de motores.

El planeador logra mantenerse en el aire gracias a la denominada fuerza desustentación. Ésta lucha contra la fuerza de gravedad y debe tener la mismafuerza que ella, de lo contrario el planeador caería.

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MARCO CONCEPTUAL

Un planeador es un aerodino (una aeronave más pesada que el aire) nomotorizado. Sus fuerzas de sustentación y traslación provienen únicamente dela resultante general aerodinámica. Este tipo de aeronaves se emplea en eldeporte del vuelo a vela (o volovelismo), aunque también ha sido usado paraotros propósitos, p. ej. Militares o de investigación.

Una característica es su elevada relación de distancia recorrida frente a laaltura perdida (relación de planeo). Dicha característica hace de esta familia deaeronaves la forma más eficiente de volar. Esto se logra oponiendo resistenciamínima ante una fuerza de sustentación dada; es por ello que poseen alas

largas y delgadas, y un fuselaje estrecho y aerodinámico. Estas propiedadesfacilitan el ascenso gracias a corrientes de aire ascendentes (térmicas odinámicas).Los hay tripulados y no tripulados o radio controlados; de tamañoreal y aeromodelos a escala; los hay de ala flexible de tela (parapente) o alasde estructuras rígidas o semiflexibles (velero planeador y ala delta). Se utilizanpara la práctica del vuelo libre.

El vuelo: (es la acción de volar) cualquier movimiento a través del airegenerado por elevación aerodinámica o flotabilidad aerostática. También recibeel nombre de vuelo el desplazamiento de las naves espaciales más allá de laatmósfera terrestre. 

Volar es desplazarse a través de un espacio tridimensional, con movimientosvectoriales o relativos en cualquier sentido. Ej.: los paracaidistas durante lacaída libre, aunque van siempre hacia abajo, vuelan a través del espacio deforma relativa.

Alas :En aeronáutica se denomina ala a un cuerpo aerodinámico compuesto deperfiles aerodinámicos capaz de generar una diferencia de presiones entre suintradós y extradós al desplazarse por el aire lo que, a su vez, produce lasustentación que mantiene el avión en vuelo. Esto lo consigue desviando la

corriente exterior, lo que a su vez (principio de acción y reacción) genera unafuerza sobre el ala. El ala compensará por tanto el peso del avión y a su vezgenerará resistencia.

La sustentación: es la fuerza generada sobre un cuerpo que se desplaza através un fluido, de dirección perpendicular a la de la velocidad de la corrienteincidente.

Como con otras fuerzas aerodinámicas, en la práctica se utilizan coeficientes adimensionales que representan la efectividad de la forma de un cuerpo paraproducir sustentación y se usan para facilitar los cálculos y los diseños.

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La traslación: es un movimiento en el cual se modifica la posición de unobjeto, en contraposición a una rotación. 

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 FORMULAS

Caída Libre 

En estos movimientos el desplazamiento es en una sola dirección quecorresponde al eje vertical (eje "Y")

Es un movimiento uniformemente acelerado y la aceleración que actúa sobre elplaneador es la de gravedad representada por la letra g.

Sus valores son.g=9.81 m/s2 SI. g=981 cm/s2g=32.16 ft/s2 S. Ingles.

Lo que diferencia a la caída libre del tiro vertical es que el segundo comprendesubida y bajada, mientras que la caída libre únicamente contempla la bajadadel planeador.

FÓRMULAS DE CAIDA LIBRE PARA EL AEROPLANO: Vf= Vo +gt velocidad finalVf2= Vo2 +2ghh= Vo t + g t2 /2 altura maxima alcanzada por el aeroplano

TIRO VERTICAL 

 Al igual que caída libre es un movimiento uniformemente acelerado.Diferencia: Forma ascendente y descendente.Vo diferente a 0 sube:+ baja: -

 Al igual que la caída libre es un movimiento sujeto a la aceleración de lagravedad, sólo que ahora la aceleración se opone al movimiento inicial delobjeto. El tiro vertical comprende subida, bajada del planeador considerando losiguiente:

a)Nunca la velocidad inicial es igual a 0.

b)Cuando el objeto alcanza su altura máxima, su velocidad en este punto es 0.Mientras que el objeto se encuentra se subida el signo de la V es positivo; la Ves 0 a su altura máxima cuando comienza a descender su velocidad seránegativa

c)Si el objeto tarda por ejemplo 2s en alcanzar su altura máxima tardará 2s enregresar a la posición original, por lo tanto el tiempo que permaneció en el aireel objeto es de 4s.

d)Para la misma posición del lanzamiento la velocidad de subida es igual a lavelocidad de bajada.

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Fórmulas: Vf= Vo-gt

Vf2= Vo2 - 2ghh= Vo * t - 1/2 at2

MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORME

Velocidad:

v= x/t para hallar la velocidad del aeroplano en su recorrido. Cuando lavelocidad es constante.

Espacio recorrido:

X=v*t para hallar la distancia recorrida del aeroplano en su recorrido.

Tiempo:

t=x/v para hallar el tiempo en que duro el aeroplano en su recorrido

Velocidad inicial:

Vi = vf-a*t

Aceleración: Se define como aceleración a la variación de la velocidad conrespecto al tiempo. La aceleración es la tasa de variación de la velocidad, elcambio de la velocidad dividido entre el tiempo en que se produce. Por tanto, laaceleración tiene magnitud, dirección y sentido, y se mide en m/s ², a= v/t

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SUSTENTACIÓN DEL PLANEADOR

Un planeador es una aeronave más pesada que el aire, que no dispone motor pero se mantiene en vuelo gracias a la combinación de fuerzasaerodinámicas. Un planeador puede mantenerse en el aire durante algunashoras recorriendo cientos de kilómetros gracias a la combinación de fuerzas en juego: la sustentación empuja el planeador hacia arriba, contraponiéndose a lafuerza de la gravedad, que lo atrae hacia la tierra.

La sustentación se debe a la forma de las alas del planeador, curvadas en sucara superior y casi rectas en la inferior: el aire se desliza más rápidamente por la cara curvada, creando una baja presión que empuja a la nave hacia arriba.

El planeador necesita ángulo de inclinación y un piloto hábil que sepa encontrar las masas de aire que le permitirán mantenerse en vuelo.

Hay distintas modalidades de vuelo, dependiendo de las característicasmeteorológicas y orográficas del terreno:

En el vuelo a vela el piloto debe localizar masas de aire ascendentes y no esinfrecuente realizarlo junto con aves de gran tamaño, que aprovechan lasmismas corrientes; en el vuelo a ladera el planeador se mueve aprovechandola longitud de una montaña para evitar el viento y prolongar la duración delviaje cuando no hay corrientes ascendentes; el vuelo en onda permite

conseguir grandes alturas, esta modalidad aprovecha las ondulaciones creadaspor el viento al chocar contra una cadena de montañas.

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JUSTIFICACIÓN

Este proyecto se hace con el fin de construir un modelo de uno de los inventosde Leonardo da Vinci llamado planeador alado, basado en sus diseños, y asídespués ponerlo en uso y ver sus ventajas y desventajas para realizar estudiospara mejorarlo teniendo en cuenta las fuerzas de la naturaleza física queactúan en el rendimiento de tal maquina, y así innovar el diseño del inventor.

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METODOLOGIA

Para la elaboración del modelo de un planeador de da vinci (como se ve en laimagen) se necesitan los siguientes materiales y el siguiente procedimiento

Materiales:

-laminas de balso

-alambre

-Pegamento instantáneo (super bonder)

-bisturí punta de lanza

-papel mantequilla

-plástico

-lija

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Procedimiento:

Después de analizar muy detalladamente el modelo y sus partes, se pasan aun plano donde este todo el planeador armado y aparte las graficas de cadauna de sus partes.

En papel mantequilla dibujamos cada una de las partes del avión y luego laspasamos a las láminas de balso, con el bisturí punta de lanza cortamos cadauna de ellas cuidadosamente y lijamos en los bordes. Ya cuando tengamostodas las partes bien arregladas las vamos armando con pegante instantáneoaplicando lo suficiente.

Ya cuando esté bien armado las alas cogemos el plástico y lo cortamos a lamedida y el modelo de estas, y lo pegamos encima, por último ya cuando estasestén terminadas las unimos al fuselaje y la reforzamos con alambre.

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RESULTADO ESPERADO

Como resultado final esperamos que los materiales escogidos hayan sido unabuena elección para el modelo, que el planeador de da vinci quede muy bienelaborado, para su fácil explicación y entendimiento de sus propiedadesfísicas.

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CONCLUSIONES

Investigar y tener en claro cuáles son las propiedades físicas que poseen losplaneadores ya que se mantienen una buena cantidad de tiempo en el aire sinnecesidad de ningún tipo de combustión, en especial el modelo de da vinci.

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PRESUPUESTO

Estos son los gastos que se tiene programados para la elaboración delplaneador:

3 laminas de balso : $10.000

1 lija : $500

Alambre: $500

Pegante instantáneo: $4.000

Bisturí punta de lanza: $3.300

Papel mantequilla: $200

Plástico: $1.500

Para un total de $20.000 pesos

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CRONOGRAMA

Estas son las actividades programadas:

Día 1 Día 2 Día 3 Día 4 Día 5 Dia 6Actividad

1Comprademateriales

Actividad2

 Análisis delplaneador 

(cada unade suspartes)

Actividad3

Realizacióndel plano

Actividad4

Calcar laspartes ypasarlasa laslaminas

de balsoActividad5

Cortedecadauna delaspartes

Actividad6

Lijar losbordes

Actividad

7

 Armar 

elfuselaje

Actividad8

 Armaslas alas

Actividad9

 Armar elplaneador 

Actividad10

Mejorar algúndesperfecto

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BIBLIOGRAFIA

PRACTICIENCIA:

http://www.google.com.co/imgres?imgurl=http://www.practiciencia.com.ar/personas/varios/davinci/aportes/invydis/inventos/planea/img5.gif&imgrefurl=http://www.practiciencia.com.ar/personas/varios/davinci/aportes/invydis/inventos/planea/index.html&h=189&w=191&sz=27&tbnid=ceAF5Kj-Dj3TxM:&tbnh=102&tbnw=103&prev=/images%3Fq%3Dplaneador%2Bde%2Bda%2Bvinci&hl=es&usg=__SWs77DxXyTWEJD_oa72mBaMQETw=&ei=zwqLS4W1OJTJlQfRp6nRAQ&sa=X&oi=image_result&resnum=6&ct=image&ved=0C

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