Ciclo3-Investigación-Emilia Sporman
| Título | Ciclo3 - Investigación - Emilia Sporman |
|---|---|
| Asignatura | Taller de Fabricación |
| Del Curso | Taller de Fabricación 2023 |
| Carreras | Diseño |
| Nº | 6 |
| Alumno(s) | Emilia Sporman |
Primera Parte
Formas de la naturaleza eficaces en un plano inclinado
Planos inclinados
Las pendientes o los planos inclinados son superficies diagonales sobre las cuales los objetos pueden estar en reposo, deslizarse o rodar hacia arriba o hacia abajo.Los planos inclinados son útiles ya que pueden reducir la cantidad de fuerza requerida para mover un objeto verticalmente. Son considerados una de las seis máquinas clásicas simples.Dentro de esta materia nos encontramos con la gravedad, se le atribuye a Newton en su segunda ley que establece que "si una fuerza neta es aplicada en un objeto, la velocidad del objeto cambiará dado que su dirección o rapidez cambiará." También nos encontramos con la fuerza de gravedad y la fuerza normal (física),
Existe una gran cantidad de figuras geométricas presentes en la naturaleza, desde formas circulares, triangulares, cuadradas y derivados de todas ellas.
Figuras geométricas básicas presentes en la naturaleza:
- esferas: presentes en el centro de las flores, agua, frutas, etc.
- triángulos: plantas y flores, alas de aves e insectos
- hexágonos: panales de abeja, copos de nieve
- conos: frutas, semillas
- fractales: plantas
- espirales: caparazón, conchas
- hélice: forma del cuerpo de los animales o plantas
- ondas: agua, movimiento de serpientes
En relación a estas figuras, ahora lo podemos relacionar a algo mas especifico, como lo son los planos inclinados. Existen una gran variedad entre flora y fauna que actúan en conforme sus hábitats.
Armadillo
El armadillo posee un cuerpo capaz de cerrarse y compactarse ante una amenaza o cuando se encuentra en una cuesta o plano inclinado, su cuerpo compactado le ayuda a desplazarse de manera rápida y al momento de frenar se des compacta con brevedad
Conchas de caracol
Los caracoles poseen un gran escudo de protección, su caparazón o concha, lo que les permite refugiarse y desplazarse de manera facil y eficaz. La concha actúa como una estructura externa resistente que protege al caracol de depredadores y de las condiciones ambientales adversas. Cuando el caracol se siente amenazado, puede retraer su cuerpo suave y vulnerable dentro de la concha para resguardarse.La forma redonda de la concha proporciona una mejor distribución del peso y un centro de gravedad más bajo. Esto ayuda al caracol a mantener el equilibrio y la estabilidad mientras se mueve por su entorno. La forma redonda también facilita la rodadura y el deslizamiento suave, lo que permite que el caracol se mueva más eficientemente.
Pez vela
Los peces poseen cuerpos hidrodinámicos, lo que les permite desplazarse y moverse de manera eficaz a través del agua, en situaciones de corrientes marinas o en contra de la marea.
Cuando nadan en planos inclinados, la forma del cuerpo hidrodinámico de estos animales, les permite aprovechar la gravedad y utilizarla a su favor. Al inclinarse hacia abajo pueden aprovechar la fuerza de la gravedad para deslizarse más fácilmente cuesta abajo ahorrando energía en el proceso.
Como ejemplo el Pez Vela, es el pez más rápido del mundo, llega a velocidades de mas de 100 kilómetros por hora gracias a su musculoso e hidrodinámico cuerpo, que es de color azul metálico, con una cola rígida en forma de media luna y una aleta dorsal o vela que corta el agua, además posee un morro en punta que en conjunto con todas estas características hacen que alcance grandes velocidades.
El pez vela tiene un cuerpo largo y esbelto, con una forma aerodinámica similar a la de una lanza. Su cuerpo fusiforme, con una parte delantera puntiaguda y una cola estrecha, reduce la resistencia al avance en el agua y minimiza la turbulencia generada durante la natación, lo que le permite moverse con mayor eficiencia.
El huso es un instrumento utilizado para hilar, que posee esta forma.
Se llaman fusiformes los objetos u organismos en forma de huso (antiguo instrumento utilizado para hilar), es decir, con forma alargada, elipsoide, y con las extremidades más estrechas que el centro.
Golondrina
Las golondrinas son aves altamente eficaces en su vuelo, debido a la combinación de carácteristicas físicas y comportamientos adaptativos. Poseen un cuerpo esbelto y aerodinámicos, con alas largas y estrechas, las cuales les permite cortar el aire y reducir la resistencia de vuelo. La envergadura alar de las golondrinas puede variar, pero generalmente es mayor que la longitud corporal, lo que les proporciona una mayor área para generar fuerza ascendente durante el vuelo. Las alas de las golondrinas terminan en puntas afiladas. Esta forma en forma de hoz o de "V" invertida contribuye a su maniobrabilidad y capacidad para realizar giros y cambios de dirección rápidos en vuelo.
Las golondrinas pertenecen a la familia Hirundinidae, que se caracteriza por tener alas en forma de hoz. Esto significa que el primer dedo de la mano (al equivalente de nuestro pulgar) es más largo que los otros dedos y está provisto de garras. Este rasgo anatómico les proporciona una mayor capacidad de agarre en las perchas y les permite realizar vuelos estacionarios o incluso caminar sobre superficies verticales, como paredes o acantilados.
La cola bifurcada de las golondrinas desempeña varios roles importantes durante el vuelo. Primero, proporciona estabilidad y equilibrio mientras vuelan a alta velocidad y realizan maniobras acrobáticas. La cola actúa como un timón, permitiéndoles cambiar de dirección rápidamente y mantener el equilibrio durante maniobras exigentes. Las golondrinas a menudo exhiben movimientos característicos de la cola durante el vuelo. Pueden mostrar movimientos rítmicos hacia arriba y hacia abajo, aletear la cola, abrirla o cerrarla en diferentes momentos
Las golondrinas son conocidas por su capacidad para realizar vuelos acrobáticos y cambios de dirección rápidos en el aire. También son aves migratorias, por lo cual tienen una alta resistencia y una capacidad de vuelo sostenido, lo que hace que puedan desplazarse miles de kilómetros.
Semilla de los pinos
Las semillas de pino tienen una forma cónica distintiva, esta les permite proporcionar varias ventajas. Primero, les permite ser transportadas y dispersadas con ayuda del viento, son caídas al suelo y su forma cónica hace que rueden por suelos inclinados depositando en distintas partes sus semillas. Las semillas se pueden transportar largas distancias lo que facilita la colonización de arboles.
Fuentes
https://www.bigfish.mx/tips/Por-que-el-pez-vela-es-muy-veloz-20200330-0002.html
https://es.wikipedia.org/wiki/Fusiforme
https://mandilsur.com/golondrina-chilena/
https://misanimales.com/el-comportamiento-de-la-golondrina-todo-lo-que-debes-saber/
Segunda Parte: Desplazamiento Bidireccional Ondulatorio
A partir de la anterior investigación de formas geométricas presentes en la naturaleza y el estudio de distintas superficies inclinadas, se llegó a la idea de un prototipo de superficie inclinada hecha para una figura geométrica en especifico, en este caso una pirámide. Esta superficie cuenta con 8 escalones con forma de curvas hacia adentro y hacia afuera, así sucesivamente. Estos escalones con ayuda de un sistema de levas, suben y bajan permitiendo subir la figura, que esta luego cae por gravedad.
La primera escalera, reclinada hacia arriba en punta, presenta escalones que suben y bajan intermitentemente. Esta característica se logra mediante un mecanismo que se activa con levas en forma circular. El sistema de transporte esta situado en la primera escalera en punta, la cual tiene los escalones reclinado hacia abajo, permitiendo que la figura caiga y luego la recibe nuevamente el siguiente escalón que es de igual forma. El primer escalón es plano y el ultimo es reclinado hacia el lado para que la figura pueda ser recibida por la siguiente escalera en forma de onda. El sistema de levas que levantan y bajan los escalones están sostenidos por un eje cuadrado que hace que las levas circulares se posiciones correctamente en su ángulo correspondiente. El eje cuadrado va sostenido por una pieza redonda que abraza el eje para que pueda girar y generar el movimiento. El movimiento es generado por un motor steper, controlado con Arduino.
La segunda escalera, reclinada hacia abajo en forma de onda, se encuentra estratégicamente posicionada para recibir la pirámide que se transporta. Su forma curvada ofrece un soporte estable que se va adhiriendo a las caras planas de la figura, asegurando que no se deslice ni se caiga durante el proceso de transporte. La pendiente hacia abajo de la escalera permite que la pirámide se deslice hacia abajo, controlando su velocidad y evitando movimientos bruscos.
Proceso de iteración
Maqueta 1
En esta maqueta se vió el desplazamiento de un prisma hexagónico, como era un prisma no se addecua a las indicaciones del proyecto, ya que la figura tiene que tener tres dimensiones y no ser una figura plana en dos dimensiones.
Maqueta 2
se cambió la propuesta a una escalera ondulatoria para probar figuras más tridimensionales, en este caso una piramide de base triangular para que las caras planas de la figura pasen por la curva de los escalones
Proceso constructivo
Modelado 3D
Archivos de corte
Prototipo final
En este proyecto, se desarrolla un sistema de transporte creativo que utiliza dos escaleras interconectadas para mover una pirámide de base triangular. Una de las escaleras está reclinada hacia arriba en punta y cuenta con escalones que suben y bajan intermitentemente, mientras que la otra está reclinada hacia abajo en forma de onda. Estas escaleras trabajan en conjunto para facilitar el transporte eficiente y seguro de la pirámide desde un punto de origen hasta un destino determinado.
PRINCIPIOS FÍSICOS
Gravedad: la gravedad está presente en el sistema de transporte de la pirámide. La pendiente hacia abajo de la escalera en forma de onda permite que la gravedad actúe sobre la pirámide, ayudando a su movimiento descendente controlado.
Fricción: La fricción entre la superficie de los escalones y las caras de la pirámide es esencial para mantenerla en su lugar y evitar que se deslice durante el transporte. Un coeficiente de fricción adecuado entre ambos materiales garantiza un agarre suficiente para mantener la estabilidad.
Equilibrio: El equilibrio es un principio clave en el diseño de las escaleras y su interacción con la pirámide. la escalera en punta debe estar diseñada de manera que proporcionen un equilibrio adecuado para el transporte de la pirámide, evitando que la figura se caiga o se deslice, esto con ayuda de los escalones que sube y bajan.
Cinemática: El estudio de la cinemática, que se refiere al movimiento de los objetos sin considerar las fuerzas que lo causan. La velocidad, aceleración y trayectoria de la pirámide se ven afectadas por el movimiento de los escalones.
Mecanismo
La primera escalera, reclinada hacia arriba en punta, presenta escalones que suben y bajan intermitentemente. Esta característica se logra mediante un mecanismo que se activa con levas en forma circular. El sistema de transporte esta situado en la primera escalera en punta, la cual tiene los escalones reclinado hacia abajo, permitiendo que la figura caiga y luego la recibe nuevamente el siguiente escalón que es de igual forma. El primer escalón es plano y el ultimo es reclinado hacia el lado para que la figura pueda ser recibida por la siguiente escalera en forma de onda. El sistema de levas que levantan y bajan los escalones están sostenidos por un eje cuadrado que hace que las levas circulares se posiciones correctamente en su ángulo correspondiente. El eje cuadrado va sostenido por una pieza redonda que abraza el eje para que pueda girar y generar el movimiento. El movimiento es generado por un motor steper, controlado con Arduino.
Se creó esta pieza que está ubicada en la perforación de las piezas de adelante y atrás en donde va puesto el eje para la rotación del mecanismo de levas. Las levas son dispositivos mecánicos utilizados para transformar un movimiento lineal o continuo en un movimiento de vaivén o de rotación. Consisten en una pieza con una forma específica que actúa sobre otra pieza o mecanismo, conocida como seguidor, transmitiendo movimiento o fuerza, en este proyecto se fabricaron levas circulares puestas de manera lineal, inferior y superior respectivamente, dando así como resultado, en los escalones de la primera escalera, la elevación y bajada de estos.
Láminas
Código
// Define los pines de control del motor
const int stepPin = 2;
const int dirPin = 3;
const int endStopPin = 4;
// Define la velocidad de movimiento (en microsegundos)
const int delayTime = 1000; //
void setup() {
// Configura los pines como salidas o entradas
pinMode(stepPin, OUTPUT);
pinMode(dirPin, OUTPUT);
pinMode(endStopPin, INPUT_PULLUP);
// Establece la dirección inicial del motor
digitalWrite(dirPin, HIGH);
}
void loop() {
//
if (digitalRead(endStopPin) == LOW) {
// Cambia la dirección del motor
digitalWrite(dirPin, !digitalRead(dirPin));
delay(1000); //
}
// Gira el motor en la dirección actual
digitalWrite(stepPin, HIGH);
delayMicroseconds(delayTime);
digitalWrite(stepPin, LOW);
delayMicroseconds(delayTime);
}
Componentes
Arduino uno
Controlador driver TB-6060
Fuente de poder 12v 10a
Motor steper 12v
