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Incluso más rápido que el viento

abril 6, 2020
profesor-de-fisica - fsica i qumica

Puede saber que creé un blog de velocidad de navegación, «¡Foilers!» Hace poco más de 5 años, ahora dirigido principalmente por otros entusiastas. Desde 2007, la pared de 50 nudos ha sido atravesada por dispositivos muy diferentes, desde kitesurf hasta hidroala. Pero el 24 de noviembre de 2012, el récord de velocidad pura fue superado por Vestas Sailrocket 2, que alcanzó un promedio de 65.45 nudos en 500 m Vestas Sailrocket 2 a 65 nudos en Namibia.

En un artículo que hace un balance de 5 años de progreso espectacular, noté que para alcanzar tales velocidades se necesitan condiciones ideales: viento de 30 nudos (o incluso más para las cometas) que llega al ángulo recto al ras con un playa para que no se formen las olas. ¿Sigue teniendo sentido el registro de velocidad absoluta si tiene que esperar semanas para que surjan estas condiciones en uno de los pocos lugares ideales del planeta? ¿No deberíamos establecer récords para la velocidad del viento, teniendo en cuenta que Sailrocket alcanzó una velocidad del viento de 2.4x, el kitesurf alcanzó 1.8 y «BMW Oracle», el gigante de la última Copa del América un factor de 4.5? Porque sí, podemos ir más rápido que el viento con la vela. Pero no en absoluto: los barcos con velas tradicionales o alas fijas no pueden ir en contra del viento. Y para el «viento abajo», están condenados a una velocidad inferior a la del viento porque cuando aumenta la velocidad del barco, el viento aparente disminuye hasta el punto donde la potencia extraída por las velas compensa el arrastre, y el barco no puede Más velocidad. * * Pero, ¿las velas «no tradicionales» nos permiten superar estos límites? La respuesta es si.

En el agua ya hay modelos, pequeñas máquinas monoplazas e incluso un catamarán de 36 pies propulsado por turbinas eólicas orientables junto con hélices marinas, lo que les permite subir directamente frente al viento. Pero en ausencia de una organización que valide los registros VMG, los navegadores tienen poca consideración por este trabajo. En tierra, la NALSA (Asociación Norteamericana de Yates Terrestres) aprueba los registros que enfrentan el viento en velocidad absoluta (C3) y relativa (C4) [1]. Estos dos registros fueron mantenidos por el vehículo DTU de la Universidad Técnica de Dinamarca que participó en la edición 2011 de la competencia Aeolus. Había alcanzado los 24.6 km / hy el 75% de la velocidad del viento durante los mejores 10 segundos de su viaje en un camino de barlovento de 5.3 km. La carrera fue ganada este año por Chinook, una máquina de la École Technique Supérieure du Québec que aumentó el viento en promedio al 58.5% de la velocidad real del viento. Chinook, ganador del Aeolus 2012 con 58.5% de velocidad del viento (haga clic para obtener más información) Chinook incluso puede haber tenido un rendimiento puntual incluso mejor que el 75% de la DTU, pero eso ya no importa desde el 16 de junio de 2012. Porque ese día, el «Blackbird» de Rick Cavallaro rompió el récord de velocidad absoluta de cara al viento (C3) con 36,6 km / hy sobre todo el registro relativo (C4) con 2,1 veces la velocidad del viento real. [2,3] Mirlo frente al viento. Observe el tono variable de la turbina eólica (y haga clic para obtener más información) Sin embargo, este espectacular récord es menos sorprendente que el que Blackbird ya había logrado el 3 de julio de 2010. Ese día, Rick Cavallaro se convirtió en el primer hombre «DDWFTTW»: Direct DownWind más rápido que el viento. Incluso llegó a 44.6 km / h en 16 km / h de viento, casi 2.8 veces la velocidad del viento [5,6] viento abajo Como Rick Cavallaro dice en un emocionante artículo que rastrea toda la aventura. [7], El 99% de las personas piensan a priori que es imposible (fue mi caso) y el 99% de los demás no entienden cómo puede funcionar (es mi caso ahora, pero me cuido). En 2008, este video en YouTube donde vemos un modelo reducido que excede la velocidad del viento (de 1:22) fue llamado engaño y atrajo comentarios muy críticos e incluso odiosos en varios foros. Incluso los respetables blogs de ciencia equipararon DDWFTTW con «movimiento perpetuo» [8]. Hay que decir que la primera idea que se me ocurre es falsa: no es la turbina eólica la que hace girar las ruedas, lo que sería un problema cuando se cancelara el viento aparente. Tampoco es la inercia del rotor lo que permite que se pase esta velocidad crítica, y el paso de la hélice no debe invertirse para que muele el aire que viene del frente después de haber molido el El aire viene de atrás. Por cierto, mira el video una vez más: la hélice gira en la dirección «propulsora» desde el principio, y no ocurre nada especial cuando la nave alcanza la velocidad del viento La solución es mucho más simple, pero también mucho más inquietante que eso: ¡son las ruedas las que accionan la hélice, que funciona como un propulsor! Apesta a movimiento perpetuo, pero no es porque el viento real siempre esté ahí, el problema es poder usar su energía. En su artículo «Más rápido que el viento» [9] publicado en «Pour La Science» este verano, Jean-Michel Courty y Édouard Kierlik usan la analogía del yoyo: cuando un yoyo se coloca en el suelo y uno tira suavemente de la cuerda, se acerca envolviendo la cuerda su eje, por lo tanto, más rápido que el movimiento de la cuerda. Sin embargo, este comportamiento solo ocurre si se satisfacen ciertas relaciones entre la relación de transmisión (la relación entre el perímetro del eje y el perímetro del yoyo) entre el coeficiente de fricción del yoyo en el suelo. En «Blackbird», el viento de cola real juega el papel del hilo y la hélice del eje. Con una relación de transmisión entre el perímetro de las ruedas y el paso de la hélice elegida y los coeficientes de fricción con la carretera y con suficiente aire, el vehículo opera con una especie de brazo de palanca la diferencia de velocidad relativa entre los dos ambientes, una diferencia que permanece de amplitud y dirección constantes cuando el vehículo acelera. La posibilidad teórica de tal vehículo ya se había establecido en 1969 [10]. Se necesitaron 40 años de trabajo apasionado para superar la velocidad del viento en todos los engranajes, pero por ahora en tierra, y con diferentes vehículos o que requieren adaptación. ¿Quién podrá hacer un círculo completo más rápido que el viento real? ¿Y quién lo hará en el agua? Nota * agregada en 2.3.15: Al balancearse, los veleros modernos como Oracle USA 17 pueden alcanzar un VMG más alto que el del viento tanto al levantarlo como al bajarlo.

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