Taller de Título: Objeto experimental Lúdico

De Casiopea



Asignatura(s)Taller de Titulación
Año2021
Tipo de CursoTaller de Título
TalleresTit. DO
ProfesoresLeonardo Aravena
AlumnosChristian Gazmuri
Carreras RelacionadasDiseño, Diseño Industrial, Náutico y Marítimo

Alumnos

Proyecto enmarcado en los torneos de la escuela


Tecnología natural como objeto lúdico

El proyecto tiene como tema principal el acto lúdico, y desde allí surge la pregunta ¿Qué es lo lúdico, de dónde viene el juego, qué lo origina, y por qué es tan importante para el ser humano? Johan Huizinga responde a esto con la siguiente afirmación:

“El juego es más viejo que la cultura; pues por mucho que estrechemos el concepto de ésta, presupone siempre una sociedad humana, y los animales no han esperado a que el hombre les enseñara a jugar. Con toda seguridad podemos decir que la civilización humana no ha añadido ninguna característica esencial al concepto del juego. Los animales juegan, lo mismo que los hombres.” Huizinga, J (1954 p.7).[1].

Por tanto, con esta premisa se plantea el estudio de un ser vivo, del reino animal, la Ballena Jorobada la cual permite diferenciar entre el ludus humano, el juego pensado y el juego animal instintivo. Esta observación facilita observar el juego desde otro medio.

Los seres humanos se desplazan mayormente en el medio terrestre y otras veces entre lo acuático y aéreo; en cambio, la Ballena Jorobada se encuentra mayormente en el medio acuático, y emerge al aire para respirar y para concretar el acto lúdico cuando salta, al igual que hacen diversos animales acuáticos, como los pingüinos, delfines y mantarrayas. Este gesto, del salto, permite adentrar en el ámbito náutico con el cual se puede hacer una comparativa entre biomimesis y tecnología natural. La biomimesis básicamente es la combinación entre bio: vida; y mimesis: imitación, es decir, se crea un diseño a partir de la imitación, queriendo replicar el gesto elaborado por un animal o insecto. Por otra parte, la tecnología natural, abstrae gestos esenciales de algunos animales e insectos y los lleva a la forma humana o robótica para construir ese gesto o uno nuevo, pero sin llegar a replicarlo. Es decir, la biomímesis se crea a partir de la observación y replicación de un gesto dado por un animal o insecto, o sea REPRODUCE. En cambio, la tecnología natural crea a partir de la observación y abstracción de un gesto para construir un gesto nuevo en base a lo observado de un animal o insecto, o sea PRODUCE. (True Story Documentary Channel. 2014, 21 febrero)[2].

Este estudio experimental trabajará con el concepto de tecnología natural, ya que se identifica con la visión de la escuela en relación al aparecer de un gesto.

Para concretar el proyecto se realiza un estudio del gesto humano, de cómo éste interactúa de diversas formas con el medio acuático, acotándolo al movimiento o desplazamiento mecánico corporal, es decir, no se incluyen en este estudio medios acuáticos como barcos o botes motorizados. Así pues surgen las siguientes preguntas con respecto al desplazamiento humano ¿Qué relación tiene el ser humano con el medio acuático? ¿Cómo se desplaza y qué hace que este desplazamiento sea eficaz?

En cuanto a los juegos, a partir de la observación de los movimientos de un ser vivo generado en la naturaleza acuática, se puede emular o diseñar un juego didáctico para quienes quieran participar en este medio de la naturaleza. Como mencionaba Huizinga (1954), el juego es esencial del ser humano y del mundo animal, por tanto, crear un objeto que permita el acto lúdico da la posibilidad de relacionarse entre el uno con el otro de una manera competitiva y social, la cual nos saca de lo cotidiano y nos lleva a un plano ajeno, en donde los involucrados se ven inmersos en la condición del juego.

“Con esto tenemos ya una primera característica principal del juego: es libre, es libertad. Con ella se relaciona directamente una segunda. El juego no es la vida «corriente» o la vida «propiamente dicha». Más bien consiste en escaparse de ella a una esfera temporera de actividad que posee su tendencia propia.” (Huizinga, 1954 p.13)[3].

Por otro lado, se tiene en cuenta la visión de la Escuela de Arquitectura y Diseño de la PUCV, la cual alude a los momentos como actos que generan obras mediante construcciones. Estos actos tienen carácter celebrativo, expositivo, y en ocasiones son de carácter lúdico. ¿Por qué en la escuela se celebra desde la construcción u obra con esa condición de momentos, o cómo la construcción genera ocasiones o situaciones celebrativas?

Teniendo presente esta mirada poética, uno de estos actos que se celebran son los torneos, que según Casanuevas (2009 p. 8)[4], en nuestra escuela, concebimos el diseño y la Arquitectura como un arte que interpreta lúdicamente el mundo y el habitar del hombre.

En efecto, este estudio pretende traer el gesto de un mamífero acuático, la Ballena Jorobada y abstraerla a otro medio, cual es la arena y el agua, a fin de que se genere este acto celebrativo a modo de torneo. La esencia del torneo es su eventualidad:

“otra de las características de los torneos es su «eventualidad». Como el Carnaval de Río, se hace una sola vez al año y no se repite ni el tema, ni los vestuarios, ni la música. Es por esto último que dicho carnaval pertenece a la «tradición renovada». (Casanuevas, 2009 p. 36)[5].

Se pretende hacer una distinción entre el juego pensado, normado, consciente del ser humano, el ludus, con el juego improvisado, la paideia. Esta última es característica del ser humano, la cual a través del tiempo es capaz de modificar las condiciones del juego.

“Paidea es libre, improvisada, también táctica en su toma de posesión del lugar. no funda obras como ludus, al menos no en el mismo grado de inevitabilidad. tampoco le es propio acumular una historia o incubar una tradición. la expresión se origina etimológicamente en el griego παιδεια, «educación» o «formación», a su vez de παις, país, «niño» y era, para los antiguos griegos, la base de educación que dotaba a los hombres de un carácter verdaderamente humano.” (Casanuevas, 2009 p.4)[6].

Y por último la pregunta que une lo náutico con lo lúdico ¿Cómo diseñar y construir un objeto que tenga la condición de capturar el gesto lúdico de la Ballena Jorobada, y llevarlo al medio terrestre y a la dimensión humana?

Introducción


En este Taller de Titulación se quiere estudiar en primera instancia modos de desplazarse en el agua, en el cual se observan dos modos principales, el primero de ellos es el desplazamiento Corporal, y el segundo es el desplazamiento con Elementos de apoyo.

También referente a los tipos de desplazamientos se piensa en un modo lúdico de ver estos desplazamientos, y cómo estos se podrían abstraer a las superficies terrestres o arenosas, con el objetivo de comprender el comportamiento de los fluidos.

Entonces, para empezar a estudiar a donde va el proyecto, se hace un estudio desde la observación, donde se hace recopilación de proyectos de primero y segundo año, entre ellos están los zapatos de proyecto final que aluden a un objeto lúdico. Se encuentra también el proyecto de la ballena jorobada, y con ese proyecto se abstrae el modo de desplazar y suspender en el aire para obtener la observación. Y por último, se tienen referencia de libros como Embarcación Amereida, Homo Ludens y Cómo nacen los objetos. Además se tiene de referencia a creadores de objetos como Paul MacCready y Theo Jansen.

La segunda área para abarcar este estudio es a partir desde el estudio teórico, adentrando al tema desde los principios físicos, entender Arquímedes, conceptos básicos de Bernoulli entre otros. Se estudian también los diferentes tipos de desplazamientos producidos por el cuerpo humano en el agua con o sin elementos de apoyo. Se hace un estudio técnico sobre la utilización de programas de diseño y herramientas de prototipado rápido como impresiones en 3d y uso de Arduino.

Y por último, ver el proyecto desde La forma mediante modelos bocetados, maquetados e impresos en la 3d, se aplican los conceptos y observaciones vistos en las primeras dos áreas metodológicas. Y con este método, el objetivo es abrir la pregunta y preguntarse por las posibilidades de remirar el objeto modelo en cuanto a la interacción con su superficie.

Cabe destacar que, la wiki se ordena en estos 3 grandes títulos de metodología, pero, esto no quiere decir que el estudio se realice en concordancia con el orden expuesto, si no, que el estudio se va dando simultáneamente con el objeto de abrir y dar posibilidad a lo nuevo.

Espiral de Diseño

Se plantea una visualización del estudio, posicionando el nombre abstraído desde la observación (Momento de Vacío Envolvente), y desde ese nombre, se van desprendiendo los distintos procesos en las 3 áreas metodológicas en simultáneo. Esta espiral va en expansión, pudiendo llegar quizás en un momento final a otro nombre de observación




Estudio Metodológico desde la Observación y lo Sensible

Desde la Observación

Recopilación Proyectos de interés de 1ro y 2do año de Pregrado


FUNDAMENTO


Recopilando lo observado en proyectos de primero y segundo caigo en la cuenta de que he estado mirando algún objeto o elemento que permite la alteración del cuerpo, ya sea mediante un flujo, un impulso o una extensión de este. ¿De qué manera el cuerpo se altera o tiene contacto con este modo de cambio? - Luego, miro otro cuerpo no humano, como el caso de la ballena jorobada, el cual me permite observar un movimiento en torsión, donde ese cuerpo, ejerce un pulso parecido al del ser humano planteado en mis observaciones, pero, además le da el grado de torsión.

  1. Tiempo del Acto:
    1. Impulso Humano: Estado de Alerta - Impulso - Extensión
    2. Impulso Ballena: Estado de Ataque - Impulso - Torsión - Extensión


Entonces, ¿De qué modo se relacionan estos dos proyectos? - Se relacionan mediante el desplazamiento y movimiento producido en su acto. Y con ello me surgen las siguientes preguntas:

  1. ¿De que otra forma puedes alterar el cuerpo además del flujo, los impulsos y la extensión?
  2. ¿En qué punto el espacio se conecta con el cuerpo?


RECOPILACIÓN


Los siguientes proyectos realizados en Pregrado resaltan sobre otros proyectos para este proceso de título por las siguientes características:

1.-Proyectos de Primer Año de Pregrado

Taller de Observación Fundamento y Forma:



2.-Proyectos de Segundo Año de Pregrado

Taller Topológico Multiescalar:

2.1.- Torsión y Dinamismo | 2018:

Con un movimiento sinuoso en el salto, la Ballena Jorobada parece sobre el nivel del mar. Se destaca de tal modo esa cualidad en la construcción, formando en la estructura de alambre una espiral, para mostrar el DINAMISMO de su nadar e impulso en el salto. Además en el eje central el alambre es tensado con otro alambre para dar énfasis a tal movimiento. Por otra parte, en el saltar del cetáceo se puede apreciar un giro sobre si misma, permitiendo mostrar parte del estómago y con ello la TORSIÓN que ésta ejerce en el acto. Entonces, la proposición en cuanto a la colocación de las láminas corresponde a dicha torsión, presentando sus textos y volumen de la misma, en el punto exacto donde se realiza el acto más pronunciado del salto. Cabe destacar que en cuanto a estructura, también se resaltan las aletas pectorales, debido a que esta es una de las Ballenas que las tiene en mayor extensión.

Proyecto 4 TTM 2018: Christian Gazmuri, Ballena Jorobada

Proyecto 8 TTM 2018: Christian Gazmuri, Lámina de Fundamento Final



Referentes

Libros y Autores

  1. Construcción formal (Fabio Cruz)
  2. Embarcación Amereida y la Épica de fundar el mar patagónico (Boris Ivelic)
  3. Homo Ludens (Johan Huizinga)
  4. Libro de Torneos (Manuel Casanueva)
  5. Diseñar para el mundo real (Victor Papanek)
  6. Segre Energetic limitations on whale breaching performance (Paolo Segre, Jean Potvin, David Cade, et al.)

Referentes Objetuales

  1. Theo Jansen
  2. Paul MacCready
  3. Sistema de rotación de autos

Estudio Metodológico desde Lo Teórico

Estudio Teórico

A modo de comprender, estudiar, y poder analizar, se hará un estudio de los principios físicos que aportan un sustento a estos tipos de desplazamientos, comprendiendo entre ellos desplazamientos corporales y corporales con objetos (elementos de apoyo):

1.- Corporal: En este tipo de desplazamiento aparecen los distintos modos de nadar, en donde se hace un estudio del movimiento biomecánico del cuerpo. Comprendiendo con ello los principios Físicos e Hidrodinámicos que este ejerce.

2.1.- Elementos de apoyo: Con este tipo de desplazamiento, nos referimos a los elementos que apoyan y permiten el desplazar de un modo distinto al de la natación, dividiéndolo de momento en dos grupos principales, estos son, el Surf (y sus derivados), y el Kayak.

2.2.- Elementos de interés: En este tipo de desplazamiento, se hace un paréntesis al punto 2, ya que prácticamente son elementos de apoyo al igual que en el punto anterior, solamente que por tener una forma distinta y atractiva de estudio, lo planteo como objetos de interés. Entre ellos entrarían los objetos como Hydrobikes, Pez volador, entre otros.



Tipos de desplazamientos

Desplazamientos Corporales

Natación: Tipos

  1. Crol: Este estilo de natación comprende el movimiento de los brazos de manera alternada, es decir, mientras uno de los brazos se encuentra en movimiento en el aire con la palma en disposición a adentrarse al agua y con el codo relajado, el otro brazo se encuentra bajo el agua, ejerciendo el desplazamiento acuático. Mientras tanto, las piernas se mueve hacia arriba y abajo. Este es uno de los estilos de natación más rápido.
    Crol.png

  2. Braza: Este estilo en específico es conocido por dos maneras, Braza o Pecho. En el cual el cuerpo de nadador se encuentra flotando boca abajo, y sus brazos apuntan hacia el frente ejecutando la siguiente secuencia: Primero, hace un círculo con los brazos, siempre por debajo de la superficie del agua, se encogen las piernas y con las rodillas adentro. Después, estas se estiran con un impulso al mismo tiempo en que los brazos vuelven al frente verticalmente. Y así se vuelve a repetir el ciclo. Es uno de los estilos que hacen que el cuerpo permanezca en una posición más estable, además de dar la posibilidad al nadador de poder respirar o coger el aire una sola vez durante todo el proceso.
    Braza.png

  3. Mariposa: Este estilo es una variación del estilo braza, en la que los dos brazos se llevan juntos al frente por encima del agua, y luego hacia atrás al mismo tiempo bajo el agua. El movimiento de ambos brazos es continuo. Además en la parte media del cuerpo, las caderas cumplen una función importante que es el movimiento ondulatorio, el cual nace al momento de llevar abajo la cabeza al momento de entrar al agua, terminando con la patada, denominada como patada delfín.
    Mariposa.png

  4. Espalda: Este estilo también llamado estilo dorsal, al igual que el estilo crol, hace uso de ambos brazos de manera alternada, la diferencia, es que el nadador se encuentra flotando de espaldas al agua.
    Espalda.png





Habilidades de la Natación / Principios Biomecánicos

Básicamente, la biomecánica de la natación comprende cuatro tipo de fuerzas, que se dividen en dos principales grupos:

Flotación: Fuerza Peso y Fuerza Empuje Hidrostática.
Velocidad: Fuerza Propulsiva y Fuerza Resistencia.


  1. Flotación: Por lo tanto, se comprende la flotación por la suma de las dos fuerzas efectuadas en un cuerpo, que serían la Fuerza Peso (ejercida por la fuerza de gravedad), la cual en un cuerpo se le denomina como Punto o Centro de Gravedad. Y la Fuerza de Empuje Hidrostática (ejercida por el empuje que basado en el principio de Arquímedes, el cual estípula, que todo fluido desplazado ejerce la misma fuerza que el volumen desplazado), y a esta fuerza se le denomina Centro de Flotación.
    Por otro lado, se puede dividir la flotación en dos grupos, estos son Flotación Dinámica (se produce cuando el cuerpo flota con un desplazamiento en el agua) y la Flotación Estática (no existe movimiento)
    Flotacion.cags.png
    .
    Entonces, para que exista flotación la Fuerza de Empuje debe ser mayor a la Fuerza Peso.(Se flota más en agua salada en que agua dulce debido a la diferencia de densidad de la misma)
    En el cuerpo se divide la flotación en tres grupos: Flotación Vertical, Dorsal y Ventral.
  1. Equilibrio: Generalmente al equilibrio se le confunde con la flotación, debido a que comparten las mismas especificaciones, es decir, tiene que ver también con la fuerza de gravedad y flotación. Sin embargo, a esta habilidad se le agrega la variante de movimientos propulsivos generados por los brazos y piernas.
    Movimiento de los brazos y pies para mantener el equilibrio


  2. Resistencia: Es una fuerza que permite la velocidad del nado, sumado a la fuerza de propulsión. La resistencia es la oposición del flujo generado por la propulsión del cuerpo. En la natación existen 3 modos de resistencia que ocurren simultáneamente en el nado:


    1. Resistencia de Forma: Movimientos verticales o laterales que aumentan las superficies posteriores que intervienen en forma de resistencias arremolinadas. Es la que se enfrenta al desplazamiento del nadador.
      Resistencia de forma.png

    2. Resistencia de Oleaje: Es cuando el cuerpo se encuentra sobre el agua y crea turbulencias, provocándolas por delante y por detrás del cuerpo. También se produce por la entrada de manos y brazos al agua.
      Resistencia de oleaje.png

    3. Resistencia de Rozamiento: Depende de la cantidad de superficie en contacto con el agua, teniendo presente la viscosidad del agua, la fricción de la piel, y la velocidad de nado.
      Resistencia de friccion.png


  3. Desplazamiento: Básicamente, es el traslado de un cuerpo desde un punto A a un punto B. En el caso del medio acuático la parte del cuerpo que ejerce esta acción son los brazos, y las piernas funcionan como equilibradores para mantener la horizontalidad en el nado.

  4. Propulsión: Fuerza generada por los Brazos y Piernas. Según el principio de Bernoulli que afirma:

    “La forma de la mano y la inclinación adecuada producirá una mayor velocidad en el flujo de agua que pasa por el dorso de la mano que por la palma”

    Esto es producto de que en la parte dorsal de la mano el flujo genera mas velocidad por la forma de esta, en cambio, la palma al ser un poco más plana, el flujo que pasa por ahí pasa a una velocidad menor, generando sustentación, lo que permite una mejor propulsión en el medio acuático.


    1. Principio de la Sustentación: Como es mencionado anteriormente, la trayectoria de las manos marcan una diferencia al momento del desplazamiento, pudiendo estar estas en desplazamiento vertical o lateral. (trayecto propulsivo Punto Fijo).
      Es el cuerpo el que se desplaza y no las manos, es decir las manos son usadas como elemento propulsor del cuerpo. La mano se usa como Hélice, lo que produce una Eficacia Máxima en la parte delantera de la mano y parte trasera de la mano (palma)
      perfil alar, principio de sustentación
      principio de sustentación con la palma de la mano

    2. Acción y Reacción: A toda acción le corresponde una reacción de igual intensidad, pero en sentido contrario.
      Accion reaccion.png


  5. Velocidad: Entonces la velocidad está dada por la variante Fuerza Propulsiva (extremidades del cuerpo) y Fuerza Resistencia del Agua (resistencias de forma, oleaje y rozamiento).Donde si la primera fuerza es mayor a la segunda, el desplazamiento será más veloz.
    Velocidad.cags.png


Tipos de flujo

  1. Distal: Desplazamiento paralelo del agua a los dedos, muñeca y antebrazo.
    Este tipo de flujo ocurre en la entrada de las manos en el nado Crol y Mariposa.

  2. Radial: Desplazamiento del agua desde el dedo pulgar al dedo meñique (dirección del hueso radial).
    Este tipo de flujo ocurre cuando se flectan los codos en los nados Crol, Mariposa y Braza.

  3. Ulnar: Desplazamiento del agua desde el meñique al pulgar.
    Este tipo de flujo ocurre cuando los brazos se estiran al final de la brazada de los nados Crol y Mariposa.

  4. Proximal: Desplazamiento del agua desde la articulación de la muñeca hacia la punta de los dedos.
    Este tipo de flujo ocurre al finalizar la brazada del nado Espalda, cuando el brazo se estira.

Desplazamientos con elementos

  1. Tipos de Surf
    1. Surf
    2. Windsurf
    3. Bodysurf
    4. Esquí Acuático
    5. Kitesurf
    6. Paddlesurf
    7. Skimboard
  2. Tipos de Kayak
    1. Canoa
    2. Kayak
    3. Kayak Inflable
    4. Kayak Abatible
    5. Ciclismo Acuático



Principios Físicos

Principio de Hidrodinámica

Hidrodinámica es el estudio del movimiento de fluidos, y se divide en dos tipos:

Cinemática
Velocidad, desplazamiento, aceleración y tiempo.

Cinética
Masa del cuerpo y fuerzas que interactúan.

  1. Flotabilidad
    Principio de Arquímedes: Cuando un cuerpo es menos denso que el fluido flota.

  2. Tensión Superficial
    Es la tensión que se produce en la superficie del fluido. Permite que insectos y objetos de baja densidad puedan estar sobre el agua sin penetrarla.

  3. Flujo de un Fluido
    Un fluido ideal es un flujo incomprensible, lo que significa que no tiene fricción interna o viscosidad.

    1. Propiedades del Fluido

      1. Línea de Flujo: Trayectoria de una partícula de un fluido. La velocidad de la partícula es tangente a la línea de corriente. Por lo que, dos líneas de corriente NUNCA se cruzarán entre sí en el flujo estacionario. Cuando esto ocurre se crea el flujo turbulento.
      2. Flujo Estacionario: La composición del flujo no tiene cambios con el tiempo, es decir, que cualquier elemento que pase a través de un punto dado, seguirá la misma línea de flujo.
      3. Tubo de Flujo: Líneas paralelas que pasan de un extremo a otro del borde de un elemento de área imaginaria.
      4. Flujo Laminar: Es un tipo de flujo donde las capas adyacentes de un fluido resbalan suavemente sin producir esfuerzos constantes. El vector de velocidad de este tipo de flujo es considerablemente bajo a nivel energético y la inercia es mucho mayor que la fricción dada. Se tiene como resultado que las partículas desplazadas en el recinto (tubo, ducto, etc) no roten ni giren bruscamente o de manera no controlada. Su dirección es continua, definida y bajo una misma trayectoria.
      5. Flujo Turbulento: No posee continuidad ni trayectoria definida, las partículas en este tipo de flujo chocan unas con otras, provocando energía de rotación brusca. Energía de fuerzas es mayor a las fuerzas de inercia.
      6. Densidad: Cantidad de materia por unidad de volumen de una sustancia.
      7. Compresibilidad: Capacidad de los fluidos de compresión dado por los cambios existentes entre volumen y presión a la que se someten en un área determinada.
      8. Viscosidad: Propiedad que poseen todos los líquidos. Consiste en aplicar Resistencia a la Presión. Se produce por el roce del fluido con los vectores o esfuerzos constantes sobre las paredes del tubo.
      9. Peso Específico: Cantidad de peso de una materia contenida en un volumen.
      10. Tensión de Vapor: Es cuando el fluido tiene la tendencia de evaporarse.
      11. Cavitación: Cuando un líquido pasa de manera brusca al estado gaseoso y viceversa, produciendo golpes, erosión del material y vibraciones.
      12. Caudal: Cantidad de volumen de un fluido que pasa por una sección en un determinado vector: Q = AV (caudal = área del conductor X velocidad con que fluye)


  4. Ecuaciones

    1. Ecuación de Darcy:
      Pérdidas por Fricción: se pierde energía debido a la fricción entre el fluido y las paredes del tubo.

    2. Ecuación de la Continuidad:
      Relaciona Densidad del fluido, el área y la velocidad del mismo. La cantidad de fluido que por unidad de tiempo entra por un extremo, es igual a la cantidad de fluido que por unidad de tiempo sale por el otro extremo de un tubo.
      Este es el principio de conservación de la masa.

    3. Ecuación de Bernoulli:
      Cuando la rapidez del elemento del fluido aumenta, quiere decir que este se está moviendo a una región de alta presión a una de baja presión. Básicamente dice que la energía no se crea ni destruye, y considera 3 tipos de energías: Altura, fuerza y velocidad.
      1. Energía Potencial (Altura): Al poseer una elevación, la energía potencial se relaciona con algún otro punto en el sistema.
      2. Energía Cinética (Fuerza): Velocidad del objeto o fluido en estudio.
      3. Energía de Flujo o Velocidad (velocidad): Energía de presión o trabajo de fluido. Representa la cantidad de trabajo necesario para mover algún elemento a través de la tubería.

    4. Principio de Torricelli: Es cuando en un recipiente de paredes delgadas se le abre un orificio pequeño. La velocidad con la que saldrá el agua es igual a la velocidad de un cuerpo cayendo a una altura igual a la distancia vertical entre la superficie libre del líquido en el recipiente y el orificio.


Propulsión Humana

Al estudio de la propulsión humana se le llama Biomecánica, y para describir el movimiento del cuerpo humano se utilizan 2 procedimientos:

  1. Análisis Cuantitativo: Se describen los movimientos del cuerpo o sus partes en términos numéricos. Se realiza esta medición con instrumentos específicos.

  2. Análisis Cualitativo: Descripción del movimiento en términos no numéricos, este análisis es más subjetivo, y depende de la habilidad del entrenador de un deportista en reconocer los momentos críticos de la ejecución del movimiento.

Los principios Biomecánicos son axiomas comprobados, entre ellos están los axiomas de: Velocidad, Aceleración, Fuerza, Torque, Energía, Momentum Lineal, Momentum Angular y Principios Globalizadores.


Axiomas de Velocidad

  1. Velocidad Específica: Optimización de la velocidad del cuerpo o de implementos deportivos.
  2. Sumatoria de Velocidades: La velocidad final de algún segmento corporal o de algún implemento deportivo es el resultado de la sumatoria de las velocidades relativas de los diferentes segmentos.
  3. Velocidad Secuencial: La velocidad máxima se deriva de la aplicación oportuna de los diferentes componentes de la velocidad, los cuales deben alcanzar la mayor constitución hacia el final de la ejecución.
  4. Radio del Movimiento: Normalmente la velocidad lineal proviene del movimiento angular multiplicado por el radio de la circunferencia, la distancia al eje del giro.

Axiomas de Aceleración

  1. Aceleración Positiva: Es cuando la velocidad de un cuerpo aumenta producto de una aceleración en la misma dirección y sentido a la velocidad.
  2. Aceleración Negativa: Es la reducción de velocidad de un cuerpo, ya que la aceleración se encuentra en sentido contrario a la velocidad.
  3. Cambio de Dirección: La aceleración es perpendicular a la dirección de la velocidad.
  4. Aceleración Gravitacional: Es una aceleración que modifica el movimiento

Axiomas de Fuerza

  1. Relación Fuerza-Aceleración: A cada aceleración le corresponde una fuerza externa no balanceada que acciona sobre el cuerpo. Esta aceleración ocurre en la misma dirección de la fuerza y es proporcional a esta.
  2. Relación Fuerza-Tiempo: El efecto total de una fuerza sobre el movimiento de un cuerpo es el producto de la magnitud de la fuerza y el tiempo de acción de la misma.
  3. Acción - Reacción: Si un cuerpo aplica una fuerza sobre otro cuerpo, el primero recibe al mismo tiempo de ejercer la fuerza, una fuerza de igual magnitud, pero de sentido contrario.
  4. Fuerzas Concéntrica-Excéntrica: En el cuerpo humano, las fuerzas musculares pueden causar movimiento (contracciones concéntricas) y controlar el movimiento o absorber las fuerzas externas (contracciones excéntricas).
  5. Sumatoria de Fuerzas: Si se toma en consideración la dirección de cada una de las fuerzas que accionan sobre un cuerpo, se puede determinar la sumatoria de estas.
  6. Presión: Aplicación de una fuerza sobre una superficie representa la magnitud de la presión.
  7. Peso y Masa: El peso es igual a la fuerza de gravedad que actúa sobre este en dirección vertical hacia abajo. La masa es igual a la cantidad de materia que posee un cuerpo, y su inercia al cambio de movimiento en alguna dirección.
  8. Centro de gravedad: Las fuerzas externas modifican el movimiento del centro de gravedad de un cuerpo.
  9. Fuerza de Fricción: Se realiza siempre en dirección paralela al plano de contacto de las superficies entre dos cuerpos y en dirección opuesta a la fuerza que se mueve el cuerpo que ejerce dicha fuerza.
  10. Fuerza Centrípeta y Centrífuga: Se requiere de una fuerza lineal hacia el centro de la trayectoria curvilínea. La reacción de esta fuerza es la fuerza centrífuga que tiene sentido contrario a la fuerza centrípeta.

Axiomas de Torque

  1. Brazo Momento: El efecto de rotación de una fuerza es directamente proporcional a la distancia desde el eje de giro a la dirección de la fuerza.
  2. Momento Inercia: La inercia de rotación de un cuerpo depende de la masa total involucrada y de la distancia promedio del centro de masa al eje de giro.
  3. Torque y Contra torque: Siempre que un cuerpo ejerza torque sobre otro cuerpo, el cuerpo que ejerce recibirá un contra torque y de sentido contrario.
  4. Equilibrio o Balance: El equilibrio rotatorio de un cuerpo requiere que cada torque que acciona sobre el cuerpo le corresponda un torque de igual magnitud, pero de sentido contrario.

Axiomas de Energía

  1. Relación Fuerza-Distancia: La transferencia de energía de un cuerpo a otro cuerpo depende de la fuerza que acciona sobre una distancia determinada.
  2. Energía Cinética: El cambio de velocidad de un cuerpo depende de la fuerza que acciona sobre una determinada distancia. La energía cinética depende del cuadrado de la velocidad.
  3. Energía Potencial: Cuando se produce un trabajo mediante la distorsión o elevación de un objeto en contra de la gravedad, se almacena energía potencial.
  4. Transformación de la Energía: En casi todas las acciones que realiza el cuerpo humano se producen transformaciones de energía.

Axiomas de Cantidad de movimiento Lineal (Momentum Lineal)

  1. Inercia: La cantidad total de movimiento de un cuerpo en una determinada situación depende de la masa del cuerpo y de su velocidad.
  2. Acción y Reacción: Cuando dos cuerpos interactúan, la variación total del momentum es igual pero de sentido contrario. Sin embargo, en el cuerpo de mayor masa se producirá un menor cambio respecto a su velocidad que en el caso del cuerpo de menor masa, el cual tendrá un cambio de velocidad mayor.
  3. Conservación del Momentum Lineal: Un cuerpo en movimiento tiene la tendencia de mantener este estado a menos que sobre él se ejerza una fuerza externa, la cual modificaría este estado de movimiento.

Axiomas de Cantidad de movimiento Angular (Momentum Angular)

  1. Relación Lineal-Angular: La mayoría de los movimientos ejercidos en el cuerpo humano a nivel deportivo son descritos en relación al movimiento lineal del centro de gravedad del cuerpo, combinados con el movimiento de rotación de los distintos segmentos corporales alrededor del centro de gravedad.
  2. Acción y Reacción: Cada vez que un cuerpo cambia el momentum angular de otro cuerpo, este cuerpo recibirá un cambio igual pero en sentido contrario.
  3. Conservación del Momentum Angular: Un cuerpo en movimiento rotatorio tiende a mantener la misma cantidad de movimiento angular a menos que sobre él actúen torques externos.

Principios Globalizadores

  1. Principio del recorrido óptimo de la Aceleración: El recorrido de la aceleración de una masa ha de ser lo más recto posible, o siempre curvilíneo (pero no ondulado).
  2. Principio de la fuerza Inicia: Es la fuerza que se produce al inicio de un movimiento para alcanzar una velocidad elevada al final de un recorrido.
  3. Principio de la coordinación de los Impulsos Parciales: Con una buena coordinación de los impulsos parciales del sistema motor se obtiene una velocidad final elevada, aplicando una prolongación del recorrido de la aceleración y aprovechando más a fondo las capacidades musculares.


Anexos (documentos de apoyo)

  1. principios físicos
  2. tipos de desplazamientos humano
  3. tipos de desplazamientos con elementos de apoyo
  4. tésis marítima náutica



Estudio Metodológico desde lo Proyectual y la Forma

Estudio de Forma

Prueba 1: Desplazamiento de Objeto mediante una torsión

  1. Pensar en un objeto que mediante un impulso en torsión genere un desplazamiento en el medio acuático.
  2. Pensar en un objeto que al desplazarse genere un impulso con torsión en el medio acuático.


El objetivo de este objeto es traer a presencia la observación de la Ballena Jorobada realizada en el Taller Topológico Multiescalar del segundo año de pregrado (ciclo del oficio, profesor: Marcelo Araya). En cuyo taller se observa el movimiento y las cualidades de esta ballena, pero que queda como proyecto en la construcción de alambre de dicho cetáceo. Por lo tanto, en esta oportunidad se vuelve a observar y adentrarse al movimiento, para captar dicho acto, para llevar con ello el desplazamiento de un objeto que abstraiga desde la ballena un nuevo modo de aparecer en acto.


Para entrar en el proceso proyectual y de bocetaje se piensa en un nombre que se abstrae desde la observación, y como primer acercamiento a este surge el nombre: Momento Espiral Sinusoidal, el cual hace referencia a ese momento en donde la ballena emerge de las profundidades del océano y hace el salto característico que es provisto de un giro en su eje, cayendo en sentido contrario (dorsal), es decir, el salto comienza en modo frontal con una torsión en forma de espiral y cae de manera dorsal, generando en esa trayectoria el desplazamiento sinusoidal mientras que simultáneamente sucede la espiral explicada anteriormente en el salto.

Luego de seguir en este proceso de observación surge un nombre no tan descriptivo como es planteado en el párrafo anterior, el cual es: Momento de Vacío Envolvente.

Momento de Vacío Envolvente

El salto de la Ballena Jorobada trae consigo un acto que se hace presente como un espectáculo, con movimientos simultáneos que van ocurriendo a medida sucede el salto, uno de esos movimientos es la suspensión del cuerpo desde la superficie marina al aire, generando un emerger mientras que en su propio eje corporal crea una torsión, permitiendo un giro en espiral. Mientras eso sucede, en ese momento aparece el vacío entre la ballena y el agua, que se ve envuelto en la torsión del cuerpo.

Este vacío es un vacío breve y casi imperceptible por el movimiento en general, puede que el movimiento espiral o en torsión acapare más la atención que ese vacío que se produce. Es más bien, la composición de ese momento el que hace ver este vacío, el cual tiene la condición envolvente debido al posicionamiento del cuerpo de la ballena con respecto al agua.

Bocetos

Estudio de Herramientas de Modelado

Herramientas de Prototipado Digital

Parte de la metodología propuesta en el Taller de Titulación es la realización de modelado digital, el cual permite ver los movimientos y obtener formas de manera rápida. Logrando de este modo acercarse a la forma a estudiar de manera más óptima.

Para ello se modela en Inventor (imágenes que se pueden ver en la sección Estudio Metodológico desde lo Proyectual y la Forma).

Por lo tanto, es necesario estudiar el funcionamiento de Inventor:

  1. Como hacer bocetos.
  2. Hacer las extrusiones para generar las piezas.
  3. Realizar el ensamblaje de las piezas.
  4. Generar animación con Inventor Studio delimitando los tiempos de las secuencias.
  5. Renderizar.

Herramientas de pruebas Análogas - Digitales

Se estudia el funcionamiento de programación básica para generar movimiento en los modelos a realizar, para ello se estudia el uso de Arduino, Servomotores y Potenciómetros.

Se estudian además diversos códigos que pueden ser usados para el movimiento de los modelos en cuestión. (Ver imágenes de los códigos estudiados, pero aún no probados físicamente)


Servomotor

Herramientas de Prototipado Físico Rápido

Para prototipado digital rápido se usa la impresora Ender 3 de Creality, pero también se trabaja análogamente diseñando con las manos. Por lo tanto el trabajo es un híbrido entre lo impreso y lo hecho a mano.




Modelos Ensayo


Primer Modelo

Material: Botella plástica
Dimensiones hélice: 25 cm. de ancho x 10 cm. de largo x 9 cm. de altura
Objetivo: Lograr armar una hélice que al agregarla a otra botella de plástico logre girar en el agua
Corrección: El peso de la hélice es muy liviano en comparación con el peso del cuerpo de la botella, por lo que no logra cumplir la función de que esta gire.

Segundo Modelo

Material: Cartón corrugado de cajas
Dimensiones del eje principal: 6 cm. de ancho x 32 cm. de largo x 0.2 cm. de espesor
Dimensiones de Aletas: 2 cm. de alto x 20 cm. de ancho x 0.2 cm. de espesor
Objetivo: Mediante un eje central a lo largo de toda la estructura, tener conectada ambas aletas (hélices) a cada extremo, y que las dos giren en sentido contrario, es decir, mientras una gira a la derecha, la otra estará girando a la izquierda y viceversa.
Corrección: Agregar movimiento ondular hacia adelante en los ejes z e y para que el objeto se pueda desplazar en la superficie.

Archivo:Movimientoproto1 CAGS.mp4

Tercer Modelo

Material: Cartón corrugado de cajas y pinchos de madera
Dimensiones del eje principal: 20 cms. de largo x 2 cms. de ancho x 2 mms. de profundidad.
Dimensiones de las Aletas: Aleta 1 = 21 cms. x 2 cms. de ancho / Aleta 2 = 20 cms. x 2 cms. de ancho
Objetivo: Simular el funcionamiento de dos servomotores por cada extremo, es decir, que por aleta se usarían dos servomotores para generar el movimiento lateral y ondular de las aletas.
Corrección: Crear piezas para sostener los servomotores, y pensar en la forma de las aletas. Archivo:Movimientoproto2.1 CAGS.mp4

Cuarto Modelo

Material: PLA (impresión 3d)
Dimensiones de la Base: 20 cms. de largo x 1.2 cms. de ancho x 0.5 cms. de profundidad
Dimensiones de las Hélices: 22 cms. de largo x 2 cms. de ancho x 0.3 a 0.6 cms. de profundidad.
Objetivo: Hacer movimiento lateral y ondular en las aletas mediante servomotores.
Corrección: Se hacen 2 correcciones en el modelo de la base para colocar bien los servomotores, y se propone pensar en una nueva forma para la base del Modelo.


Piezas Individuales

BASE SERVOMOTOR GENERAL
Se sube el calado del costado a 4 mm. para poder ingresar el cable del servomotor para que este no se muerda al posicionarlo en la pieza base. Quedando la pieza solo con el calado y sin perforaciones extras.

BASE SERVOMOTOR CON MOVIMIENTO

Se modifica la pieza agrandando los orificios para que el cable del servomotor pase sin problemas, y se hace agujero para pasar el destornillador hasta el servomotor de la base principal.
Se le hace un calado al costado para poder ingresar el cable del servomotor para que este no se muerda al posicionarlo en la pieza base. Además se reduce el diámetro de perforación de los tornillos a 2mm.

HÉLICE

Se modifica la pieza agrandando el conector entre la hélice del servo y la pieza en cuestión. (Ver última imagen para ver los errores de la versión anterior)

Quinto Modelo

Material: PLA (impresión 3D)
Dimensiones de la Base: 24 cms. de largo x 1.2 cms, de ancho x 0.5 cms. de profundidad (con un ángulo en el cabezal de 160°)
Dimensiones de las Hélices: 22 cms. de largo x 2 cms. de ancho x 0.3 a 0.6 cms. de profundidad.
Objetivo: Hacer movimiento lateral y ondular en las aletas mediante servomotores.
Corrección: Se hacen 2 correcciones en el modelo de la base para colocar bien los servomotores, y se propone pensar en una nueva forma para la base del Modelo.

Piezas Individuales

BASE SERVOMOTOR GENERAL

Se sube el calado del costado a 4 mm. para poder ingresar el cable del servomotor para que este no se muerda al posicionarlo en la pieza base. Quedando la pieza solo con el calado y sin perforaciones extras.

BASE SERVOMOTOR CON MOVIMIENTO

Se modifica la pieza agrandando los orificios para que el cable del servomotor pase sin problemas, y se hace agujero para pasar el destornillador hasta el servomotor de la base principal.
Se le hace un calado al costado para poder ingresar el cable del servomotor para que este no se muerda al posicionarlo en la pieza base. Además se reduce el diámetro de perforación de los tornillos a 2mm.

HÉLICE

Se modifica la pieza agrandando el conector entre la hélice del servo y la pieza en cuestión. (Ver última imagen para ver los errores de la versión anterior)

Sexto Modelo

Material: Terciado 3mm. y PLA (impresión 3D)
Dimensiones de la Base: 29 cms. de largo x 2.3 cms. de ancho en el centro y 6 cms. en los extremos (donde están los servomotores) x 0.6 cms. de profundidad + una base de 6.5 cms. de alto
Dimensiones de las Hélices: circunferencia de 22 cms.
Objetivo: Hacer movimiento lateral y ondular en las aletas mediante servomotores. Sin embargo, en este modelo se hacen las hélices a modo de ruedas circulares, las que permitirían un mejor arrastre y fricción con la superficie (pensando en arena como medio superficial).
Corrección: Pensar en cómo sacar los servomotores de los ejes y usar menos cantidad de servomotores para lograr el movimiento propuesto. Se modifican las piezas de cabezales que sostienen los servomotores, haciendo unas patas guías a la base.


Piezas Individuales

BASE SERVOMOTOR GENERAL

RUEDA

Séptimo Modelo

Material: Terciado 3mm. y PLA (impresión 3D)
Dimensiones de la Base: 29 cms. de largo x 2.3 cms. de ancho en el centro y 6 cms. en los extremos (donde están los servomotores) x 0.6 cms. de profundidad + una base de 6.5 cms. de alto
Dimensiones de las Hélices: circunferencia de 22 cms.
Objetivo: Hacer movimiento lateral y ondular en las aletas mediante servomotores. Sin embargo, en este modelo se hacen las hélices a modo de ruedas circulares, las que permitirían un mejor arrastre y fricción con la superficie (pensando en arena como medio superficial).
Corrección: Hacer que el objeto no sea tan grande, y que no se pierda el movimiento propuesto de los modelos anteriores (ver cómo funcionan los autos en cuanto al movimiento de las ruedas).



Piezas Individuales

BASE GENERAL

BASE SERVOMOTOR


UNIÓN DE BASES

TOPONES


Octavo Modelo

Material:
Dimensiones de la Base:
Dimensiones de las Hélices:
Objetivo:
Corrección:

Piezas Individuales






Video Final

Referencias

  1. Huizinga, J (1954 p.7). Homo Ludens. Recuperado de Homo Ludens - Johan Huizinga | Homo Sapiens | La risa (scribd.com)
  2. True Story Documentary Channel. (2014, 21 febrero). Tecnología Natural Episodio 1 - La Magia del Movimiento - Los Secretos de la Naturaleza [Vídeo]. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=jTOSoePF3FE&ab_channel=TrueStoryDocumentaryChannelTrueStoryDocumentaryChannelVerificada
  3. Huizinga, J (1954 p.13). Homo Ludens. Recuperado de Homo Ludens - Johan Huizinga | Homo Sapiens | La risa (scribd.com)
  4. Casanuevas, M (2009 p.8). Libro de Torneos. Recuperado de Libro de Torneos - e[ad] - Escuela de Arquitectura y Diseño PUCV
  5. Casanuevas, M (2009 p.36). Libro de Torneos. Recuperado de Libro de Torneos - e[ad] - Escuela de Arquitectura y Diseño PUCV
  6. Casanuevas, M (2009 p.4). Libro de Torneos. Recuperado de Libro de Torneos - e[ad] - Escuela de Arquitectura y Diseño PUCV