El por qué de los datos

El valor del coeficiente de arrrastre es similar al coeficiente de un ala de avión. Estamos conscientes que nuestro prototipo no logra tal efecto, por lo que asumimos que hay error en el cálculo. Tenemos varias fuentes de error, tanto para el cálculo de la fuerza de arrastre de la bicicleta sin prototipo, como en las pruebas. No podemos asegurar que la potencia entregada por el ciclista fue siempre igual, ni que toda la diferencia en energía cinética entre los casos sea completamente por efecto de la diferencia de fuerza de arrastre.

Estimando el coeficiente de roce

Para calcular el coeficiente de arrastre utilizaremos la siguiente fórmula:







Podemos despejar el coeficiente de nuestro conjunto con la fórmula y usando los siguientes valores:





•Velocidad: Usamos el valor promedio obtenido en el segundo caso de nuestra prueba, 10,24[km/h] = 2,84[m/s].





• Área proyectada: Esto considera el área frontal de nuestro prototipo (considerando la inclinación) bajo la condición de que el piloto se proteja tras él cambiando su posición y así bajando su área frontal proyectada.





A = Área frontal prototipo + área frontal bicicleta + área frontal ciclista = 0,25 + 0,3[m2] = 0,55[m2]














• Masa específica del aire = 1,2[kg/m3]

• Fuerza de arrastre del conjunto: Este valor se obtiene restando a la fuerza de arrastre de la bicicleta sin prototipo (el delta encontrado anteriormente.)

Para la fuerza de arrastre sin prototipo hacemos el siguiente cálculo:

Usamos el coeficiente de arrastre estándar para una bicicleta con su piloto en posición de paseo: 1,1. Reemplazando 0,6[m2] para el área de la bicicleta con el ciclista y el resto de los valores, esta fuerza resulta ser: 2,5911[N].

Como calculamos que la diferencia de fuerza de arrastre es de 2,43[N], la fuerza de arrastre de la bicicleta con el prototipo es 0,1611[N].

Así, despejamos y obtenemos la estimación del coeficiente de arrastre del conjunto: 0,06.

Analizando nuestros datos

•Como podemos observar en los datos obtenidos, hay una disminución en el tiempo en que se demora en recorrer la distancia. Hay mediciones que detectan un aumento del tiempo, nosotros estimamos que esto se puede deber a que la potencia entregada por la persona al pedalear cambió entre medición y medición.

•Ya con los datos de velocidad obtenidos, los promediamos y obtenemos 9.21 km/h (sin prototipo) y 10.24 km/h (con prototipo). Ahora calculamos la energía promedio para ambos casos, está compuesta por la energía cinética, la potencia en forma de energía entregada por el ciclista (la misma en los dos casos) y la perdida por efecto del roce con el piso (igual para ambos casos). Al compararlas la diferencia estará dada por el trabajo que realiza la fza de arrastre. Luego, tenemos:

Anexos: Fotos del prototipo (transformación y final)

Vista lateral del prototipo montado en la bicicleta

Vista Frontal del prototipo

Pruebas de Rendimiento del Prototipo

Descripción del experimento de prueba realizado:

Para realizar las mediciones, el procedimiento que llevamos a cabo fue de medir el tiempo que se demoraba en recorrer una distancia en línea recta, sin inclinación. Para con ello obtener la velocidad.
Se realizó el procedimiento, explicado en el párrafo anterior, con la bicicleta estándar, con y sin prototipo, tratando de mantener una velocidad constante para poder así obtener datos comparativos. La velocidad constante se logrará mediante un integrante que montará la bicicleta y tratará de transmitir la potencia a los pedales de la misma forma en los dos casos (con y sin prototipo).

Datos del experimento:

-Distancia recorrida: 33 m. en el plano sin pendiente
-Bicicleta Estándar, de masa 25 kg y conductor de masa 78 kg
-Viento despreciable, en las cercanías del lugar de medición

A continuación los resultados obtenidos, separados en que si se uso el prototipo o no:

• Sin prototipo

Primera Medición:
Tiempo: 12 s
Velocidad Promedio: 9.9 km/h

Segunda Medición:
Tiempo: 13 s
Velocidad Promedio: 9.13 km/h

Tercera Medición:
Tiempo: 16 s.
Velocidad Promedio: 7.4 km/h

Cuarta Medición:
Tiempo: 11.4 s
Velocidad Promedio: 10.42 km/h

• Con prototipo

Primera Medición:
Tiempo: 11.3 s
Velocidad Promedio: 10.51 km/h

Segunda Medición:
Tiempo: 13.4 s
Velocidad Promedio: 8.86 km/h

Tercera Medición:
Tiempo: 11.1 s
Velocidad Promedio: 10.7 km/h

Cuarta Medición:
Tiempo: 10.9 s
Velocidad Promedio: 10.89 km/h

Construcción del Prototipo

Como es sabido, para la construcción se ocupó un bloque de plumavit de alta densidad y de dimensiones 1,0m por 0,3m por 0,5m. Debido a la dificultad que implica el trabajar con este material, sumado al hecho de que no contábamos con herramientas especializadas más las restricciones que nos imponían las dimensiones del bloque, solamente se logró un modelo aproximado del original, el cual, sin embargo, cumple con características aerodinámicas similares a las buscadas.
Otra dificultad en nuestros diseño fue el alcanzar la mejor forma de instalar el dispositivo en la bicicleta. Este problema, no menor, fue solucionado colocando alambres forrados (para dañar en menor medida la superficie del aparato) rodeando al prototipo e instalados de tal manera que al estar tensos soporten el peso del bloque en la posición deseada. Esta solución cumple, por cierto, con la posibilidad de desmontar el accesorio fácilmente.

Llevando acabo nuestra propuesta

Vista lateral: De esta toma podemos ver que la forma del conjunto, dispositivo de plumavit más ciclista, se aproximan a la forma lateral de la motocicleta usada como modelo.