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| Rotor |
RotorRotor puede referirse a:
- La parte giratoria de una maquina, como por ejemplo el rotor de un helicóptero.
- Relativo al concepto matemático rotacional.
ja:回転子
Helicóptero
El helicóptero es una aeronave propulsada por un motor en la que la sustentación, contrariamente a los aviones, no proviene de unas alas fijas, sino de un conjunto de alas giratorias más conocido como hélice o rotor, situado en la parte superior del aparato.
Las palas del rotor tienen una forma aerodinámica similar a la de las alas de un avión, es decir, curvadas formando una elevación en la parte superior, y lisas o incluso algo cóncavas en la parte inferior. Al girar el rotor, ésta forma de las palas, hace que el aire las empuje hacia arriba y con ello al helicóptero. La velocidad del rotor principal es constante; y lo que hace que un helicóptero ascienda o descienda, es el ángulo de incidencia (inclinación) que tiene cada pala de este rotor: a mayor inclinación, mayor empuje y viceversa.
Una vez en el aire, el helicóptero tiende a dar vueltas sobre su eje vertical en sentido opuesto al giro del rotor principal. Para evitar que esto ocurra, salvo que el piloto lo quiera, los helicópteros disponen en un lado de su parte posterior, de una hélice más pequeña (rotor de cola), dispuesta verticalmente, compensa con su empuje la tendencia a girar del aparato y lo mantiene en una misma orientación.
Hay helicópteros que no tienen rotor de cola vertical, sino dos grandes rotores horizontales. En este caso, los rotores giran en direcciones opuestas y no se necesita el efecto "antipar" del rotor de cola como en los helicópteros de un solo rotor.
El rotor principal no sólo sirve para mantener el helicóptero en el aire (estacionario), así como para elevarlo o descender, sino también para impulsarlo hacia adelante o hacia atrás, así como hacia los lados o en cualquier otra dirección. Esto se consigue mediante un mecanismo complejo que hace variar el ángulo de incidencia (inclinación) de las palas del rotor principal dependiendo de su posición.
Imaginemos un rotor, que gira a la derecha con velocidad constante. Si todas las palas tienen el mismo ángulo de incidencia (30º por ejemplo), el helicóptero empieza a subir hasta que se queda en estacionario. Las palas tienen durante todo el recorrido de los 360º, el mismo ángulo y el helicóptero se mantiene en el mismo sitio.
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Si hacemos que las palas, únicamente al pasar por el sector 0º a 180º aumenten ligeramente su ángulo de incidencia y luego vuelvan a su inclinación original, el empuje del rotor será mayor en el sector de 0º a 180º y el helicóptero en vez de mantenerse parado, tiende a desplazarse hacia el sector donde las palas tiene menor empuje (en este caso, a la izquierda). Si las palas aumentan el ángulo de incidencia en el sector de 90º a 270º, el empuje será mayor por la parte trasera y el helicóptero tiende a desplazarse para adelante.
Los helicópteros no varían la velocidad de las palas ni inclinan el eje del rotor para desplazarse. Lo que hacen es variar ligeramente y de forma cíclica el paso (inclinación) de las palas con respecto al que ya tienen todas (el colectivo de las palas). Ese aumento ciclico en un sector, hace que el helicóptero se desplace hacia el lado opuesto. Ahora se entenderá mejor porqué el mando de dirección de un helicóptero se llama cíclico y el mando de potencia se llama colectivo.
Además de estos controles de vuelo, el helicóptero usa los pedales para girar cuando está en estacionario. Esto se logra aumentando o disminuyendo el paso de las palas del rotor de cola, con lo que se consigue que el rotor de cola tenga mas o menos empuje y haga girar al helicóptero hacia un lado u otro.
Los helicópteros también planean, y de hecho es lo que hacen en caso de necesidad para aterrizar en caso de emergencia. El rotor se comporta como una cometa y el helicóptero se transforma en un autogiro.
Durante el descenso, el flujo de aire hace girar a las palas que se transforman en una especie de "ala", y al llegar cerca del suelo, la velocidad de las palas se aprovecha para obtener sustentacion y así disminuir la velocidad de descenso hasta posarse en el suelo suavemente. Esto se llama autorrotación.
Existen numerosos modelos de helicópteros, de tamaño pequeño, mediano y grande, para unos 25 pasajeros. También existen versiones para carga y otras funciones especiales, en diferentes tamaños, así como para la policía y militares. Estos últimos están actualmente equipados con la más moderna tecnología y armamento.
Véase también
- Aviación
- Aeronáutica
- Convertiplano
- Kamov Ka-50
Categoría: Aeronáutica
Categoría: Aeronaves militares
ja:ヘリコプター
ko:헬리콥터
nb:Helikopter
Rotacional Definición
En el cálculo vectorial, el rotacional o rotor es un operador vectorial que muestra la tendencia de un campo vectorial a rotar alrededor de un punto. El que el rotacional de un campo alrededor de un punto sea distinto de cero no implica que las líneas de campo giren alrededor de ese punto. Por ejemplo, el campo de velocidades de un fluido que circula por una tubería (conocido como perfil de Poiseuille) posee en rotacional no nulo en todas partes, salvo el eje central, pese a que la corriente fluye en línea recta:
::Imagen:Poiseuille_profile.png
La idea es que si colocamos una rueda de paletas infinitamente pequeña en el interior del campo vectorial, esta rueda girará, aunque el campo tenga siempre la misma dirección, debido a la diferente magnitud del campo a un lado y a otro de la rueda.
Matemáticamente, esta idea se expresa como el límite de la circulación del campo vectorial, cuando la curva sobre la que se integra se reduce a un punto:
:
Aquí, es el área de la superficie apoyada en la curva , que se reduce a un punto. El resultado de este límite no es el rotacional completo (que es un vector), sino solo su componente según la dirección normal a y orientada según la regla de la mano derecha. Para obtener el rotacional completo deberán calcularse tres límites, considerando tres curvas situadas en planos perpendiculares.
Al campo vectorial, , que se obtiene calculando el rotacional de un campo en cada punto,
:
se conoce como las fuentes vectoriales de (siendo las fuentes escalares las que se obtienen mediante la divergencia).
Un campo cuyo rotacional es nulo en todos los puntos del espacio se denomina irrotacional o se dice que carece de fuentes vectorial.
Expresión en coordenadas cartesianas
Partiendo de la definición mediante un límite, puede demostrarse que la expresión, en coordenadas cartesianas, del rotacional es
:
que se puede expresar de forma más concisa con ayuda del operador nabla como un producto vectorial, calculable mediante un determinante:
:
En la notación de Einstein, con el símbolo de Levi-Civita se escribe como:
:
Expresión en otros sistemas de coordenadas
Si se emplean sistemas de coordenadas diferentes del cartesiano, la expresión debe generalizarse, para incluir el que los vectores de la base dependen de la posición. Para un sistema de coordenadas ortogonales, como las cartesianas, las cilíndricas o las esféricas, la expresión general precisa de los factores de escala:
:
donde, en cartesianas, y reobtenemos la expresión anterior. En coordenadas cilíndricas y en coordenadas esféricas ).
Expresión mediante formas diferenciales
Usando la derivada exterior, el rotacional se escribe simplemente como:
Obsérvese que tomando la derivada exterior de un campo (co)vectorial no da lugar a otro campo vectorial, sino a una 2-forma o un campo de bivector, escrito correctamente como . Sin embargo, puesto que los bivectores generalmente se consideran menos intuitivos que los vectores ordinarios, el R³-dual se utiliza comúnmente en lugar de otro: esto es una operación quiral, produciendo un pseudovector que adquiere valores opuestos en conjuntos coordenados izquierdos y derechos.
Propiedades
- Todo campo potencial (expresable como el gradiente de un potencial escalar) es irrotacional y viceversa, esto es,
:
- Todo campo central (radial y dependiente sólo de la distancia al centro) es irrotacional.
:
:En particular, el campo eléctrostático de una carga puntual (y por superposición, cualquier campo electrostático) es irrotacional.
- El rotacional de un campo vectorial es siempre un campo solenoidal, esto es, su divergencia siempre es nula:
:
Ejemplos
- En un tornado los vientos están rotando sobre el ojo, y un campo vectorial que muestra las velocidades del viento tendría un rotacional diferente de cero en el ojo, y posiblemente en otras partes (véase vorticidad).
- En un campo vectorial que describa las velocidades lineales de cada parte individual de un disco que rota, el rotacional tendrá un valor constante en todas las partes del disco.
- Si una autopista fuera descrita con un campo vectorial, y los carriles tuvieran diversos límites de velocidad, el rotacional en las fronteras entre los carriles sería diferente de cero.
- La ley de Faraday de la inducción, una de las ecuaciones de Maxwell, se puede expresar muy simplemente usando el rotacional. Indica que el rotacional de un campo eléctrico es igual a la tasa de variación de la densidad del flujo magnético, cambiada de signo.
Véase también
- Gradiente
- Divergencia
- Nabla en coordenadas cilíndricas y esféricas
Categoría:Cálculo
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