Resumen Ejecutivo

Principales Resultados del Proyecto

Los resultados obtenidos con el prototipo final fueron muy buenos, ya que logramos reducir el coeficiente de arrastre del sistema bicicleta-ciclista. Como se vió, logramos reducirlo de 1.24 a 1.09, es decir, nuestro prototipo logra reducirlo en un 12%.

Por otro lado, logramos cumplir con las restricciones de dimensiones, es más, nisiquiera se usó todo el tamaño del bloque entregado. Además, creemos que logramos un prototipo el cuál es de fácil uso y su colocación en la bicicleta no presenta mayores problemas, es en realidad muy fácil.

Finalmente, creemos que se lograron los objetivos y metas del proyecto, ya que logramos reducir las fuerzas de arrastre en la bicileta, además que logramos saber y comprender los conceptos involucrados en la aerodinámica, como el coeficiente de arrastre, los efectos de separación, etc., comprendiéndolos también de una forma más experimental que teórica.


Habilidades y Competencias Desarrolladas:

Creemos que logramos los objetivos y más aún, logramos adquirir capacidades de trabajo en grupo, de delegación de tarea y de trabajar y lograr los objetivos propuestos en poco tiempo.

Además, aprendimos a trabajar con el plumavit y a ir resolviendo en el mismo minuto distintos problemas que se nos fueron presentando, lográndolo siempre debido al trabajo en equipo y a la creatividad.

Por último, creo que con este proyecto visualizamos las dificultades que se pueden presentar al hacer algo en concreto, no tan teórico, además de que entendimos lo importante que es para proyectos de este tipo la presentación y formalidad.

Implementación: Conclusiones

Al observar los resultados obtenidos, vemos que con nuestro prototipo logramos disminuir la fuerza de arrastre sobre el sistema ciclista-bicicleta, con lo que estaríamos logrando el objetivo del proyecto.

En particular, se observa que que logramos reducir el Coeficiente de arrastre de 1.24 a 1.09 es decir, logramos reducir este coeficiente en un 12%, lo que consideramos muy bueno.

Por lo tanto, con nuestro prototipo hemos logrado reducir las fuerzas de arrastre sobre el sistema ciclista-bicicleta en un 12%, lo cual consideramos bueno aunque podría haber sido mejor.

Lo que ocurre, es que talvez para un vehículo que alcance velocidades mayores ese 12% podría llegar a ser muy significativos, pero, como la fuerza de arrastre depende de la velocidad, en la bicicleta este porcentaje nose alcanza a notar de sobremanera.

Por lo tanto, habría que buscar una forma de aumentar más ese porcentaje, lo cual creemos que podría lograrse tal vez si se trabaja con fibra de vidrio y si se logra darle una posición mejor a prototipo.

También creemos que alguna de las mejoras que pudimos haber introducido es un mejor sistema para medir la velocidad, ya que nuestro sistema no era 100% exacto, por lo que se prodrían mejorar las mediciones. Además, lo ideal sería poder hacer las pruebas en un lugar interior, donde no corra vento, pero con el largo suficiente para alcanzar los 40 km/hr y detenerse sólo debido a la fuerza de arrastre y al roce con el suelo.

Implementación: Pruebas y Resultados Experimentales

En esta sección mostraremos los resultados experimentales que obtuvimos y los compararemos con los obtenidos cuando el ciclista va en la bicicleta sin el prototipo.

Recordemos que la prueba consistía en que el ciclista, en este caso Pedro, alcanza los 40 km/h en una calle de pendiente 0 y deja de pedalear, en t=t1. Luego, se toma la velocidad en t=10 seg. Así, usamos la ecuación que se obtuvo del diagrama de cuerpo libre, mostrada en la sección de "Formas Alternativas de Cuantificar las Fuerzas":



Al resolver la ecuación diferencial ,con V(0)=40km/hr, obtenemos una relación para V(t), Cd y t. COmo conocemos el tiempo(10) y la velocidad en ese tiempo. Así, obtenemos el Cd correspondiente para ese caso y calculamos la fuerza de arrastre.

Es necesario decir que en este caso se supone que el aire está en reposo y que la velocidad la medimos con un auto que seguía a un lado a la bicicleta.

Recordemos que en las pruebas anteriores, sin el prototipo, los resultamos que obtuvimos fueron:

Cd=1.24 =>

v=11,11111 m/s -> Fa=30 N
v=9 m/s -> Fa=19,58 N
v=8 m/s -> Fa=15,4752 N
v=7,5 m/s -> Fa=13,6013 N

Por otro lado, los resultados que obtuvimos con el prototipo en la bicicleta fueron:

- En 10 segundos, la bicicleta bajo de 40 a 28 km/h. Además, el prototipo nos quedó de tal forma que el área frontal es aproximadamente la misma a la que cuando no está el prototipo. Por lo tanto, al reemplazar en la ecuación, obtenemos un Cd=1.09
Con esto, los resultados que obtuvimos son:

v=11,11111 m/s -> Fa=26,24 N
v=9 m/s -> Fa=17,21 N
v=8 m/s -> Fa=13,6 N
v=7,5 m/s -> Fa=11,95 N

Implementacion: Construcción del Prototipo

En la construcción del prototipo nos tomó 5 días de trabajo, aunque nos tomo 2 semanas tenerlo listo ya que no fue posible juntarnos los cinco días seguidos. En esta sección detallaremos la cronología de la construcción, indicando quién y como se llevo acabo la construcción de nuestro prototipo.

Día 1:

El primer diía nos juntamos y vimos como aprovechar de mejor forma el bloque de plumavit que se nos entregó, como se ve en la figura.


A continuación juntamos las herramientas necesarias a usar, que eran:

- Alambres para calentar y cortar el plumavit
- Lija de alta revolución para dar forma al plumavit (como se ve en la foto de abajo)
- Lijas
- Sierra
- Pinturas y brochas
- Pegamento
- Mascarillas debido a la toxicidad del plumavit
- Brochas
- Tubos de PVC, abrasaderas, madera, y fijaciones para el sistema de fijación del prototipo
- Mica



Lo anterior nos costó $3.500 (sin contar el plumavit que se nos entregó, ni las lijas, sierra, pegamento, brochas y pinturas, que ya teníamos)

Federico y Pedro cortaron en las secciones grandes que se ven en la foto de arriba, usando los alambres calentados en los quemadores de la cocina, lo que permitió cortar el plumavit de forma rápida y limpia, como se ve en las foto a continuación:





Finalmente, Sebastián y Max dibujaron las lineas guías que deberíamos cortar el próximo día.

Día 2:

Este día ya partimos con el corte de la sección más grande del prototipo, la parte delantera. Este día logramos, entre todos, darle la forma delantera, reduciendo el tamaño del área frontal y logrando una superficie lisa y curva. Esto lo realizamos con la lija de alta revolución, como se puede apreciar en la siguiente imagen:



Día 3:

El tercer día Pedro y Sebastián terminaron de entregarle la forma a la parte delantera, haciendo el espacio al interior del prototipo para que el piloto cupiese cómodamente y no tuviera complicaciones para afirmarse a la bicicleta.

Federico y Max comienzan con la parte posterior, logrando terminarla ese mismo día. Trabajaron, igual que en etapas anteriores, con la lija de alta revolución y luego con las lijas manuales para detalles más finos.

Finalmente, este día se tuvo que solucionar unas complicaciones, ya que el prototipo no dejaba pedalear del todo cómodo al ciclista, pero se resolvió alterando un poco la forma del prototipo, sacándole una pequeña sección a la parte de atrás del que va adelate del ciclista.

Día 4:

Este día se trabajó en lograr fijar el prototipo a la bicicleta, creando un sistema que permitiera desmontarlo fácilmente, tanto para la parte delantera como trasera. Lo logramos en poco tiempo, así que empezamos a pintar y darle los toques finales al prototipo.

Día 5:

Se termina de pintar y se realiza el corte para que el ciclista pueda ver y se le pone la mica, para evitar que el aire pase y mantener la forma aerodinámica. El resultado final se ve en la siguiente imagen:





Finalmente, cuando se seca la pintura, hacemos las pruebas. Los resultados se muestran más adelante, comparando con los resultados experimentales obtenidos sin tener el prototipo.

Nuestra Propuesta

Luego de haber tenido todas las ideas expuestas anteriormente, para la propuesta final seguimos con la idea de crear una carrocería que tomara bicicleta-ciclista y no sólo la bicicleta por sí sola, ya que de esa forma no estaríamos solucionando el problema real.

Así, decidimos que lo mejor es añadir secciones separadas de plumavit, para que, junto con el conductor, creen una forma lo más aerodinámica posible que permita pedalear y doblar con comodidad. Lo que queremos hacer es que nuestra carrocería haga que la bicicleta y el ciclista sean un sólo cuerpo.

Optamos por este diseño porque al investigar las soluciones de otros vehículos, aprendimos que la fuerza de arrastre es proporcional al área transversal del vehículo, por lo que, igual de importante que el coeficiente de arrastre (le da su forma y sus líneas) es el área transversal.

Es precisamente por esto último que hay que tener cuidado de no aumentar esta área, más de la que tiene el ciclista. Conservando esta área, se pueden agregar las secciones rojas que se ven en la figura de abajo, para suavizar la forma de la bicicleta más el ciclista. También hay que considerar que la cola no debe ser excesivamente larga, ya que se pierde estabilidad de la bicicleta por los vientos laterales que puede haber, como se explicó con anterioridad.



Con este diseño esperamos reducir la fuerza de arrastre de nuestra bicicleta y así logar evitar el fenómeno de la separación y alcanzar con mayor facilidad velocidades más altas en ella. Además, lo elegimos debido a que creemos que es más efectivo y de más fácil construcción que los diseños mencionados anteriormente.

Con respecto a cómo vamos a construir este prototipo, podemos decir que el plumavit será cortado y moldeado mediante alambres calientes. Luego, para unir las secciones a la bicicleta se hará lo siguiente: la frontal irá unida al manubrio, la del medio irá en el eje central de la bicicleta, y la trasera ira unida al asiento, siendo encajadas en cada una de estas partes de la bicicleta y reforzadas con otros materiales como alambres.

La construcción se llevará a cabo dentro de las próximas semanas, para ir experimentando y así tener tiempo ante eventuales contratiempos. Los costos que tendrá este proyecto son variados, ya que en un principio sólo usaremos el plumavit entregado por la universidad y algunos alambres y correas por las cuales no esperamos gastar más de 4000 pesos, aunque ante eventuales fallas en la construcción, tal vez tendremos que comprar nuevos trozos de plumavit lo que aumentaría nuestros costos.

Ideas obtenidas del Brainstorm

Antes de llegar a la propuesta final, pasamos por varias ideas distintas:

Lo primero que pensamos fue usar el plumavit para hacer el marco del fuselaje, y hacer el cobertor de algún tipo de mica que sea suficientemente dura para no perder su forma cuando la bicicleta adquiriese una velocidad mayor, pero a su vez que sea maleable para darle la forma aerodinámica al fuselaje.

En cuerpos aerodinámicos, las líneas de corriente pasan más fácilmente por el cuerpo, mientras que en los cuerpos embotados no. La mica ayudaría a resolver este problema. Además la mica es un material barato. Como se podrá suponer, la idea era escoger una mica que sea traslúcida para así no disminuir la visión del ciclista.

Una vez que decidimos hacer el fuselaje, pensamos en dos posibles maneras de proceder. El primero era hacer un fuselaje compuesto de 2 partes, como en la figura de abajo. La ventaja de hacer esto sería que su construcción más simple. Por otro lado, sabíamos que si estaba dividido entraría aire por el medio lo que crea resistencia.



Luego, pensamos en que el fuselaje debería ser un solo bloque, es decir, continuo de principio a fin. Esto lo muestra la siguiente figura. Si bien su construcción es más difícil, disminuiría considerablemente el arrastre que produce la persona sobre la bicicleta en movimiento.



Otro concepto que se nos ocurrió fue aplicar el fuselaje solamente adelante, para que cubra todo el pecho de la persona hasta su cabeza, como se ve a continuación. La espalda ya proporciona una superficie aerodinámica para que escurra el aire, no así el frente de la persona. Así, basta con crear una superficie aerodinámica que cubra el frente de la persona, para reducir sustancialmente las fuerzas de arrastre que ésta produce. Cabe mencionar que el ancho del cobertor frontal no debe exceder el ancho de la persona.

Formas Alternativas de Cuantificar las Fuerzas

Según lo visto anteriormente, sabemos que las variables que afectan la aerodinámica de la bicicleta son fundamentalmente la velocidad, las fuerzas totales que aparecen en el sistema y las presiones que se producen en la parte frontal y posterior de la bicicleta.

Para poder cuantificar el efecto de nuestro dispositivo aerodinámico para la bicicleta, es fundamental que contemos con un sistema de medición para las variables mencionadas, antes de montar el dispositivo y después de colocarlo en su posición.

Conocemos de antemano algunos valores experimentales para las variables que queremos medir, lo que nos permitirá cuantificar el error que posiblemente cometeremos con nuestros sistemas de medición.

Velocidad

Es de vital importancia medir correctamente la velocidad, dada su relevancia para determinar la fuerza de arrastre Como podemos ver la magnitud y el sentido de la velocidad tienen un efecto importante sobre la fuerza de arrastre. Incluso vemos que el incremento o disminución de la velocidad de la bicicleta tendrá un efecto cuadrático sobre la fuerza.

Pero no sólo nos importa la magnitud y sentido de la velocidad, sino que también sabemos que el coeficiente de arrastre incluye la influencia de la distribución de velocidades en la parte frontal de la bicicleta. Sabemos que la velocidad sobre el área irregular que se presenta al frente del sistema bicicleta-persona determinará una distribución de velocidades no uniforme y mientras menos uniforme sea tomará un valor mayor, incrementando la fuerza de arrastre.

Es muy difícil determinar la distribución de velocidades frontal, ya que la superficie sobre la cual actúa es bastante compleja, por lo que no mediremos esta característica de la velocidad aplicada.

Un método para medir la velocidad, bastante económico, se refiere a que una persona montada en la bicicleta siga a un auto que se desplaza a velocidad constante. Aquí existe algunas variantes que se pueden utilizar. Una es que la persona pedalee detrás del auto tratando de conservar una distancia constante; otra opción es que la bicicleta junto con el ciclista sean remolcados por el automóvil, sin embargo esta ultima opción puede ser un tanto riesgosa.

Otro método que planteamos consiste en colocar un dispositivo que se conecte al eje de la rueda de la bicicleta y mida la velocidad que lleva en todo instante. Sabemos que este tipo de aparatos existe en el mercado, sin embargo puede ser un poco costoso para los propósitos de este proyecto, por lo que en caso de elegir este sistema, que creemos puede ser el más preciso, la idea será conseguirlo por un período de tiempo determinado en forma gratuita. En caso de utilizar este método hemos pensado considerar la opción de realizar alguno de los dos métodos anteriores de manera de determinar el % de error de ese tipo de mediciones.

Fuerza Total

De acuerdo con lo investigado, sabemos que el trabajo desarrollado por el ciclista sobre la bicicleta tiene que superar diferentes resistencias para que pueda desplazarse. Así las resistencias que se oponen al movimiento de la bicicleta son:

- Fricción de Rodamiento: resistencia que ocurre cuando un objeto, como una llanta, rueda sobre una superficie. Esta resistencia es mucho menor a la que opone un cuerpo al deslizar sobre una superficie. Esta fricción de rodamiento se ve produce por deformaciones de la rueda o del suelo, por lo que depende del tipo de rueda y de la superficie en que se mueve. Tenemos que esta fuerza es:


Para cada rueda de la bicicleta, este coeficiente es igual a 0,006.

- Fuerza de Gravedad: esta dada por la masa del conjunto ciclista-bicicleta y por la orientación del plano sobre el cual se desplaza la bicicleta. En nuestro caso, consideramos ensayar siempre sobre superficie de altura constante, por lo que el efecto de esta fuerza es nulo.

-Fuerza de Arrastre (resistencia aerodinámica):

El método que vamos a usar es el siguiente:

Uno de nosotros va a andar en la bicicleta, en una recta plana y larga, hasta alcanzar los 40 km/hr, siendo esta velocidad registrada por un auto que lo sigue a su lado. Entonces, deja de pedalear y se parte tomando el tiempo. Entones para un tiempo t, se ve a la velocidad que va. Se toman varios de estos datos. Así, tenemos

V(t=0)=Vi
V(t=t1)=V1
V(t=t2)=V2, etc.

Luego, viendo el diagrama de cuerpo libre:



Por lo tanto la ecuación de newton queda:



Así, se puede resolver esta ecuación diferencial y obtener lo que necesitamos.

Como tenemos Vi, se puede sacar C1 y como tenemos también una V para un determinado tiempo t, podemos encontrar el valor de Cd. Por lo tanto, al obtener este coeficiente experimentalmente, podemos obtener así la fuerza de arrastre usando la ecuación (1), para distintas velocidades.

Presiones:

Para medir la presión aerodinámica, sabemos que está dada por la siguiente fórmula:


Donde:
d= densidad del fluido.
V= velocidad relativa del viento.

La velocidad relativa la obtenemos de las mediciones de velocidad, mientras que para la densidad, usaremos que la densidad del aire es 1.

Área frontal:

Para medir el área frontal, simplemente sacaremos una foto frontal al conjunto bicicleta-ciclista, junto a un objeto de referencia ya medido. En particular, usaremos una huincha en forma horizontal y una vertical. Así, podremos obtener el área frontal con un error muy bajo, lo que es importante para nuestras mediciones.

Mediciones experimentales:

Luego de haber visto las variables y como las vamos a medir, procedimos a aplicarlo. Primero, pesamos la bicicleta más el ciclista, obteniendo que tenían una masa de 84 kg, luego, hicimos el método para el área frontal, donde obtuvimos que la superficie era de 0,325 m^2 aproximadamente. Así, tomando ademas que g=9,8 m/s^2 y midiendo la velocidad inicial (11.11111 m/s) y la velocidad luego de 10 segundos (7,5 m/s), obtenemos el valor de Cd, el cual nos dio igual a 1,24.

Como este valor, la fuerza de arrastre para distintas velocidades de la bicicleta sería:

v=11.11111 m/s -> Fa=30 N
v=9 m/s -> Fa=19,58 N
v=8 m/s -> Fa=15,4752 N
v=7,5 m/s -> Fa=13,6013 N

Estas son las fuerzas que nosotros intentaremos disminuir, para cada velocidad, con nuestro prototipo.

Soluciones aplicadas a otros vehículos

Al igual que nosotros buscamos disminuir el coeficiente de arrastre en una bicicleta, la industria de los medios de transporte, ya se ha enfrentado a este problema.

Los autos, resultan un gran ejemplo, ya que todos están familiarizados con ellos. Pero, ¿Como afecta la circulación de aire a los autos?

Primero está el efecto que produce en la parte delantera del auto. En esta parte el aire choca con el auto, comprimiéndose, hasta que logra seguir circulando alrededor del este. Esta compresión resulta en una resistencia considerable del aire al avance del auto y se denomina Presión Frontal.



Luego está el efecto del vacío trasero. Al avanzar un auto, el aire circulando alrededor, debe ir llenando el espacio que va quedando atrás del vehículo. Mientras mayor la velocidad, es más difícil que el aire alcance a llenar este espacio, por lo que va quedando un vació. Este vacío produce una resistencia al avance.



El auto azul de los diagramas es un típico auto en que se su fabricación busca ser lo más barata posible, por lo que no se enfocan en resolver el problema del arrastre del aire.

Para solucionar este problema, se han realizado miles de carrocerías distintas, dependiendo del tipo que auto que es. Veamos un ejemplo en concreto. el auto que vemos en la siguiente imagen es el Bentley Le Mans. Para vencer la presión frontal, la parte delantera es como una cuña que va cortando el aire, sin ofrecer mayor resistencia a este. Podemos ver que no hay ningún cambio abrupto en la forma del auto, si no que este termina gradualmente con líneas suaves, para que el aire vaya llenando gradualmente el espacio ocupado por el auto. Así, se evita el vacío del que hablábamos antes.Incluso las ruedas están totalmente cubiertas y no hay espejos retrovisores externos.



Lo de antes va en estrecha relación con lo visto en el punto anterior de este proyecto, cuando se analizó que ocurre con la bicicleta. Con estas carrocerías, se evitan los vacíos, los que son análogos al caso de la bicicleta, lográndose:



Otro ejemplo aún más útil de analizar, ya que es más parecido al de la bicicleta, es el de una motocicleta. En las motos podemos decir que las causas de arrastre son las mismas que en los autos, pero en las soluciones debemos hacer una diferencia. En los autos el piloto va dentro de la carrocería, en las motos este va afuera, por lo que todo el estudio de aerodinámica debe ser hecho considerando un piloto y su posición. Es por esto que la forma a estudiar su comportamiento en el aire es la de la moto más su piloto sobre ésta. Este punto en particular va a resultar clave en nuestra solución para la bicicleta.

En la imagen de abajo podemos ver una prueba en túnel de viento de una motocicleta más su piloto. Como se puede apreciar la forma que crea su conjunto, cumple las mismas funciones que la del Bentley Le Mans que analizamos un poco más arriba.
En la parte delantera busca facilitar la circulación de aire alrededor de esta, y en la trasera, que el aire llene el espacio ocupado por la moto gradualmente.



Ver las distintas soluciones que se han hecho para los otros vehículos, en especial a las motos, nos ayuda a visualizar como plantearnos el problema. Eso sí, haciendo antes unos reparos. Primero, que los autos al tener cuatro ruedas son mucho más estables que las bicicletas, por lo que el diseño de carrocería de una bicicleta tendría muchos cambios con relación a la de un auto.

Por otro lado, una motocicleta tiene un área frontal mucho mayor a la de una bicicleta, debido a las ruedas más anchas, motor, escapes, etc, por lo que nuevamente tenemos que tener cuidado y no basarnos sólo en el diseño de éstas, ya que de hacerlo seguramente la fuerza de arrastre aumentaría con la nueva carrocería al aumentarse la superficie de "choque".

Movimiento de la Bicicleta en el Aire

Cuando una bicicleta se mueve, lo hace en medio de un fluido: el aire. Debido a las propiedades del aire y del objeto en movimiento, en este caso la bicicleta y el ciclista, aparecen fuerzas que se oponen al movimiento, que se hacen muy significativas cuando la velocidad de la bicicleta aumenta. Los principales fenómenos que se observan en el movimiento son la fuerza de arrastre y la separación. Además, aparecen otros fenómenos secundarios que también se ven afectados por la aerodinámica de la bicicleta.

1. La fuerza de arrastre:

Esta fuerza puede ser dividida en dos: el arrastre de presión y el arrastre por fricción. El arrastre de presión es la fuerza que se genera por la diferencia de presiones entre la parte delantera y la trasera de la bicicleta, siendo la presión delantera producida por el choque del aire con el área frontal del sistema bicicleta-ciclista. Por lo tanto, a mayor área frontal, mayor será esta fuerza. Además, esta fuerza se origina cuando el aire pasa entre la bicicleta y entre el ciclista, formando estelas que dificultan el movimiento.

El arrastre por fricción se produce debido a la viscosidad del aire, que pese a ser pequeña, para velocidades más altas es influyente. Así, se produce una fuerza de roce entre el aire y el sistema bicicleta-ciclista.

Teóricamente, se tiene que la fuerza de arrastre es:


El coeficiente de arrastre está estrechamente relacionado con la viscosidad del aire y con el tipo de superficie. A mayor coeficiente, mayor es la fuerza de arrastre. Por lo tanto, queremos reducir este coeficiente, buscando una forma aerodinámica, tal que el efecto de la fuerza de arrastre se minimize. También vemos que el arrastre es proporcional al área, así que también deberemos tener cuidado con no aumentar el área en mayor proporción de lo que se reduce el coeficiente, porque de lo contrario el arrastre aumentaría.

En la figura 1.1 podemos ver la superficie sobre la cual el aire choca.

En las figuras 1.2 y 1.3 se puede ver como el aire choca en el sistema bicicleta-ciclista y como se forman los vacíos y turbulencias que provocan diferencias de presión. Todo esto se traduce al final como fuerza de arrastre.



2. La separación:

En este fenómeno, que ocurre debido a la fuerza de arrastre, la rueda delantera de la bicicleta comienza a levantarse, es decir, a separarse del suelo, haciendo que la bicicleta pierda agarre y se torne muy peligrosa a velocidades más altas. Esto se explica al considerar la fuerza de arrastre como una resultante aplicada en la parte frontal de la bicicleta a una altura h, como se ve en la figura 1.4, lo que produce un momento y levanta la punta de la bicicleta. Al disminuir la fuerza de arrastre, se disminuye este peligroso fenómeno.


3. Otros:

Otro fenómeno que podemos ver es la acción de vientos laterales, lo que hace que si la bicicleta es muy larga, se hace muy inestable, algo que deberemos considerar para nuestro proyecto.

Finalmente debemos decir que la ecuación para la fuerza de arrastre es teórica, con valores de coeficientes que son obtenidos de formas muy complicadas. Nosotros buscaremos formas para medir experimentalmente la fuerza de arrastre, utilizando los conocimientos que tenemos sobre ésta y algunas relaciones entre la presión y la velocidad (Bernoulli) y entre la velocidad y la sección transversal (Continuidad).

Organización y funcionamiento del grupo de trabajo

Para la primera etapa, nos hemos dividido los distintos puntos a tratar para así ser más efectivos, pero teniendo el cuidado de juntarnos a discutir sobre los avances del otro para no perder puntos de vista en este proyecto. Lo que hace cada uno es:

Todos nos informamos sobre las presiones sobre la bicicleta y el ciclista y todos estudiamos lo que ocurre con la aerodinámica de la bicicleta, y entre todos hemos realizado el "brainstorming" para buscar ideas que solucionen el problema y nos hemos juntado para realizar y analizar los experimentos realizados .

Max Correa se está encargando de la introducción y de explicar sobre lo que ocurre con la bicicleta al moverse en el aire, además de ir actualizando el blog.

Pedro Labarca está encargado de informarse sobre las soluciones que se han aplicado en otros vehículos, como autos y motos, y ver si se pueden aplicar en una bicicleta.

Sebastián Valenzuela está encargado de encontrar formas alternativas para cuantificar experimentalmente la fuerza de arrastre y las otras variables, debido a que la forma convencional, el tubo de aire, está fuera del alcance del proyecto.

Federico Folch está encargado de realizar el un diseño primario de cada una de las soluciones que nos hemos imaginado, para luego hacer un diseño completo(dibujos y explicaciones) de la solución preliminar escogida en esta primera etapa.

Así, juntamos lo hecho por cada uno, se discuten errores y aportes a cada parte y finalmente se sube todo al blog y se crea el PowerPoint.

Etapas del Proyecto

El proyecto consta de 2 etapas:
Primera Etapa:
• Explicar el comportamiento aerodinámico de la bicicleta al desplazarse en el aire.Variables que intervienen
• Averiguar cómo se ha abordado este problema en vehículos que tienen carrocería, en especial motos y automóviles.
• Proponer como se puede medir en una situación real de una bicicleta las siguientes variables: velocidad, presión sobre la bicicleta, o sobre el ciclista, en diferentes puntos, fuerza de arrastre total sobre el conjunto bicicleta-ciclista.
• Ideas generales para el diseño del aparato solicitado.

Segunda Etapa:
• Prototipo de la solución propuesta, construido y montado en una bicicleta, listo para ser usado.
• Medida de la fuerza de arrastre sobre el conjunto sin el aparato y con él, para diferentes velocidades. Comparación.

Para ambas etapas se entrega una presentación en PowerPoint del Proyecto

Bases del Proyecto

Las bases para este proyecto son las siguientes:

• El aparato que se proponga debe ser de fácil implementación y mantenerse sin intervención con comodidad para el usuario mientras la bicicleta está en movimiento.
• El aparato debe agregarse a la bicicleta, montarse y desmontarse fácilmente. No debe modificarse la bicicleta misma.
• El prototipo debe confeccionarse a partir de un volumen de plumavit de alta densidad de 1,0m por 0,5m por 0,3m el cual se puede cortar, separar y dar forma. Se pueden emplear materiales y elementos adicionales como secundarios siempre que su costo no sea significativo.
• Cada grupo conseguirá una bicicleta de cualquier tipo para realizar las pruebas.
•Debe construirse un prototipo del aparato a escala 1/1 y probarlo experimentalmente.