Vuelo De Las Samaras Del Fresno

Porritiello, Nadal Mora y Piechocki – ‘El vuelo de la sámara del fresno’

EL VUELO DE LA SÁMARA DEL FRESNO
F.L. Porritiello, V. Nadal Mora y J. Piechocki
UIDET-GTA-GIAI - Departamento de Aeronáutica - Facultad de Ingeniería
- UNLP
Calle 116 e/ 47 y 48 - (1900)
La Plata - Provincia de Buenos Aires – Argentina.
Email: f.l.porritiello@gmail.com
RESUMEN
El objetivo principal del presente trabajo escaracterizar el vuelo de la sámara del fresno. A tal
fin se realizaron experimentos en los cuales se estudió el vuelo de la sámara. Se determinaron:
la geometría de la sámara, los momentos de inercia principales y los coeficientes
aerodinámicos a partir de una modelización de la sámara, las velocidades de caída, de
rotación y el ángulo de nutación.
Por otra parte se realizaron simulacionesnuméricas del vuelo. Se introdujeron en un simulador
las características inerciales y aerodinámicas, y se obtuvieron magnitudes como el ángulo de
precesión, el ángulo de nutación, el ángulo de rotación propia, las velocidades angulares según
la terna ejes cuerpo y los desplazamientos.
Se compararon los resultados de los experimentos con los de las simulaciones y se concluyó al
respecto.
Se entiende que elpresente estudio caracteriza el vuelo de la sámara en virtud de haberse
determinado los parámetros que lo describen.
Palabras clave: Sámara, autorrotación, pararrotores, simulaciones, validación.
INTRODUCCIÓN
La sámara es un tipo de semilla sobre el que crece una extensión de tejido membranoso en
forma de ala, la que hace posible la rotación en torno al centro de masas del cuerpo al caer este
delárbol. Esta rotación desacelera la caída de la sámara, lo que permite que el viento la aleje del
árbol madre. Este fenómeno es altamente beneficioso frente a la competencia por luz y agua,
fundamentales para los procesos fotosintéticos y de alimentación de las plantas. De esta manera
los futuros ejemplares de la especie se aseguran una mayor probabilidad de subsistencia al no
tener que competir porla luz con un árbol adulto.
Cuando la semilla cae, por acción únicamente de la gravedad, lo hace inmersa en el seno de un
fluido, la atmósfera, y experimenta sobre sí la acción de una fuerza que tiene el origen en la
rotación de la pala. La sámara desciende en régimen de autorrotación, en virtud de que la
energía que requiere para su rotación la extrae del fluido. A los dispositivos que trabajanen
dicho régimen se los conoce como pararrotores.
Los fenómenos de autorrotación fueron observados y estudiados a partir de demostraciones de
la naturaleza y hoy día tienen aplicaciones tecnológicas diversas. Gobiernan el campo de las
sondas de mediciones atmosféricas, Nadal Mora [1], recuperadores en vehículos de reingreso en
la atmosfera, y en la industria militar. Se han desarrollado numerosostrabajos de investigación
sobre el vuelo de las sámaras.
En el presente trabajo se ha caracterizado experimentalmente y por medio de simulación
numérica el vuelo de la sámara del fresno.

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Porritiello, Nadal Mora y Piechocki – ‘El vuelo de la sámara del fresno’

PARTE EXPERIMENTAL
Metodología
Se realizó la recolección de un conjunto de sámaras de fresno para poder realizar una serie
medicionesque permitan caracterizar su vuelo.
Luego de establecer un modelo matemático de la dinámica del vuelo de la sámara e identificar
las principales variables que lo gobiernan, se relevaron magnitudes geométricas y másicas en las
sámaras.
Posteriormente se pesaron las sámaras enteras, y luego separando la semilla del ala, de donde se
adopta una distribución de 73,4 % de la masa sobre la semilla, y un26,6 % sobre el ala, a partir
del valor promedio para la muestra analizada.
Sobre un nuevo lote de sámaras, que fue el utilizado para los ensayos, se realizó un
relevamiento dimensional y de masa, como se muestra en las Tabla 2. La nomenclatura
utilizada se especifica en la Figura 1.
Tabla 1: Relevamiento de masa total, y distribución según el patrón establecido.

Sámara

Masa total, mt, g...