Ciencia desde la cuna

Transformamos un helicóptero en un cohete de SpaceX

Hace unos días empezamos una investigación con helicópteros de papel, con la que pasamos una divertidísima tarde. El caso es que uno de los modelos de helicóptero que lanzamos hizo una cosa muy rara, se daba la vuelta y, para nuestra sorpresa, parecía que iba a aterrizar de pie. Justo esos días empezamos a ver la serie “MARS”, que reproduce fielmente lo que podría ser la futura colonización de Marte y nos enganchó un montón. Resulta que en uno de los capítulos se habla de los cohetes de aterrizaje vertical Falcon, que construye la empresa aeroespacial SpaceX, propiedad del famosísimo Elon Musk, también dueño de Tesla. Así que decidimos aprovechar ese “helicóptero raro” y transformarlo en un cohete que aterrizase de pie.

La tarea no fue fácil, pero con una buena investigación aprendimos lo necesario para conseguir un buen aterrizaje vertical, después de un lanzamiento enérgico. Fue una investigación muy chula y durante una hora nos sentimos como auténticos ingenieros aeroespaciales.

¿Qué necesitamos?

Los materiales son realmente sencillos: folios (reciclados si es posible), tijeras y un lápiz o rotulador.

¿Cómo investigamos?

En este caso el método que más se adaptaba a nuestra invstigación era el proceso de «diseño de ingeniería», más orientado a desarrollar un producto o encontrar una solución a un problema que a responder una pregunta o refutar una hipótesis. En este caso, nos interesaba descubrir cuál sería el diseño óptimo para conseguir que el cohete se posara en el suelo y se mantuviera de pie él solito y no tanto entender la física tras el vuelo y aterrizaje del objeto. Esta es una estupenda actividad STEAM, que nos acerca a la forma de crear de la ingeniería y la industria.

Teniendo bien definido el problema que perseguíamos y habiendo descubierto un prototipo inicial, que se acercaba a los requerimientos del problema (me refiero a ese helicóptero que se daba la vuelta y parecía aterrizar solo), nos quedaba únicamente «afinar» hasta conseguir nuestro obetivo. Hicimos varios prototipos, cada uno con unas características diferentes e incluso realizamos algunos con formas de lo más artísticas. Elegimos modificar tres características del cohete (variables de investigación): longitud total, anchura y longitud de las hélices. Con estas modificaciones obtuvimos resultados que nos ayudaron a entender cuál sería el mejor diseño de autoaterrizaje.

Longitud:

Descubrimos que si los cohetes son muy largos giran muy lentamente, además las hélices de papel son demasiado flexibles y no pueden sujetar el cohete al aterrizar. De hecho, si intentamos colocarlo de pie con la mano, no se sostiene. Por el contrario, los cohetes cortos se sostienen muy bien y rotan a gran velocidad.

Anchura:

Los cohetes más anchos que largos o con una anchura similar a su longitud no rotan y no se giran para aterrizar de pie. En realidad, caen tumbados o hacen un sinuoso planeo.

Longitud de las hélices:

Cuando las hélices son más largas que un tercio de la longitud total, no funciona en absoluto. No se da la vuelta y no rota, así que no puede aterrizar. Sin embargo, cuando las hélices son una tercera o una cuarta parte de la longitud total, el cohete se da la vuelta perfectamente, rota a gran velocidad y es más fácil que aterrice verticalmente.

Conclusiones

El mejor resultado fue un cohete pequeño con hélices cortas. Cuando reprodujimos este modelo, con pequeñas variaciones, fuimos afinando el diseño del cohete, hasta conseguir que aterrizase. Estos fueron los mejores cohetes.

Hicimos una pequeña variación sobre los cohetes pequeños que fue muy útil, aumentar la anchura de las hélices, pero dejar el cuerpo del cohete estrecho. Este diseño aterriza verticalmente prácticamente siempre.

Vayamos más lejos

Decidimos probar otros diseños, sin olvidar lo aprendido. Mantuvimos las características del diseño que mejor funcionaba (cortito, estrecho, con hélices anchas y de un tercio de la longitud del cohete) y añadimos nuestro arte.

El diseño con forma de serpiente funcionó sorprendentemente bien. Esto nos hizo pensar que la forma del cuerpo del cohete no era tan fundamental como la forma de las hélices, longitud o anchura.

Hicimos otro cohete con forma de niño que tenía un vuelo muy interesante. Las manos hacían de hélice  y rotaba bien, pero de lado. Pero si dejábamos los brazos del niño pegados al cuerpo y las piernas (hélices) bien abiertas, funcionaba bien. Aunque nunca conseguimos que aterrizase correctamente.

Se nos ocurrían más preguntas. ¿Y si probamos con otros materiales más duros, cómo cartulina?¿Podremos hacerlos más grandes?

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