¿Por qué no podemos lanzar un frisbee con las dos manos? » Cienciahoy

El vuelo de un Frisbee está determinado por la fuerza de sustentación y la fuerza de arrastre. Una vez en el aire, el giro del disco proporciona la estabilidad giroscópica necesaria para flotar contra la gravedad. La biomecánica del brazo lanzador determina la elegancia del vuelo. El ángulo de lanzamiento perfecto se logra mediante el uso de un brazo, en lugar de dos brazos, para generar el par correcto.

Un día en la playa nunca está completo sin un buen rato de frisbee. Deslizándose por el aire como un OVNI, ¿cómo parecen los frisbees desafiar la gravedad y volar por el aire?

Bueno, todo depende de tu lanzamiento.

Si alguna vez has jugado un juego de frisbee, ¡sabrías que un frisbee lanzado con una mano viaja mucho más lejos que uno lanzado con ambas manos! ¡Intentemos comprender mejor la mecánica física involucrada para que obtengas el lanzamiento perfecto la próxima vez que lances discos!

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Diseño estructural de frisbee

Frisbee es un superficie sustentadora en forma de sección transversal, lo que reduce la resistencia y aumenta la sustentación del dispositivo para hacerlo volar.

Brevemente, un perfil aerodinámico es cualquier estructura que manipula su flujo en un fluido, como aire o agua, para generar una reacción. Por ejemplo, los aviones, el cuerpo de los peces y las alas de los pájaros son todos tipos de perfiles aerodinámicos.

El diseño aerodinámico ayuda al frisbee a maniobrar en un fluido (aire). Además, el giro del disco imparte estabilidad giroscópica para la precisión y la posición.

Perfil aerodinámico que muestra la presión diferencial

El borde de un frisbee agrega curvatura a la superficie aerodinámica cuando entra en contacto con el aire, creando presiones diferenciales entre la parte superior e inferior del disco. La mayoría de los frisbees tienen crestas en la superficie, lo que crea turbulencias en la corriente de aire, lo que les ayuda a volar aún más lejos.

Mecánica de un Frisbee

Los conceptos de la física que permiten el deslizamiento del frisbee son la sustentación aerodinámica y la estabilidad giroscópica.

Fuerza aerodinámica

Dos fuerzas contrarias que actúan sobre cualquier frisbee son la fuerza de sustentación y la fuerza de arrastre. El tercer factor en el vuelo exitoso de un frisbee es el ángulo de lanzamiento.

una. La fuerza de sustentación es la fuerza que se opone al peso del frisbee y mantiene el disco en el aire. Debido a la curvatura del frisbee, la velocidad del aire es mayor en la superficie superior y menor en la superficie inferior.

El Principio de Bernoulli establece que cuando la velocidad de un fluido aumenta, su presión disminuye.

Por lo tanto, la parte superior del disco experimenta una presión más baja, mientras que la parte inferior experimenta una presión más alta. Esta presión diferencial proporciona sustentación al disco.

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Fuerza aerodinámica: fuerza de sustentación frente a fuerza de arrastre (Crédito de la foto: Fouad A. Saad/Shutterstock)

b. La fuerza de arrastre es una fuerza resistiva causada por la interacción de un cuerpo sólido con un fluido, como un líquido o un gas. Actúa perpendicularmente a la fuerza de sustentación y frena el movimiento del disco en el aire.

C. Ángulo de lanzamiento: el ángulo en el que se lanza el frisbee afectará la sustentación, la resistencia y la turbulencia.

2. Estabilidad giroscópica

La rotación del frisbee es fundamental para su vuelo. Sin ningún giro, un frisbee simplemente caería al suelo. Cuanto más rápido gira el cuerpo, mayor es su velocidad angular, lo que estabiliza el cuerpo en esa posición particular.

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Girando pero estable (Crédito de la foto: Jan Kaliciak/Shutterstock)

El vuelo del frisbee está en la mano que lo tira

El vuelo del frisbee descansa sobre la muñeca. Un buen giro de muñeca proporciona la fuerza de sustentación, el giro y la turbulencia necesarios al disco para que pueda volar recto y lejos.

¿Qué es el par?

El par es equivalente a la fuerza, pero se mueve sobre un eje de rotación. Lanzamos un frisbee sobre un eje de rotación, no sobre un eje lineal. Para suministrar la fuerza aplicada desde el antebrazo que sostiene el frisbee, se usa el codo en el eje de rotación. Durante este proceso, la fuerza que se ejerce se convierte en par.

Torque = Fuerza x Longitud

Biomecánica de un lanzamiento

La mecánica del cuerpo humano proporciona velocidad a un frisbee a través del torque, no a través de la fuerza lineal. Las altas velocidades se crean girando el cuerpo en un punto de anclaje para crear una alta aceleración de rotación.

Una mano es mejor que dos

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Un esfuerzo de una sola mano (Crédito de la foto: Ljupco Smokovski/Shutterstock)

Hay muchas ventajas de lanzar un frisbee con una sola mano:

  • Cuanto mayor sea el impulso del lanzamiento, mayor será la distancia recorrida por el frisbee. El cuerpo humano proporciona las velocidades más rápidas a través del par, en lugar de la fuerza lineal. Para un par mayor, el cuerpo debe pivotar hacia un punto de anclaje. El uso efectivo de la fuerza de todo el cuerpo se puede lograr mediante un lanzamiento con una mano, ya que genera un par más alto, lo que resulta en una mayor aceleración de rotación. Todos estos factores sugieren el uso de una mano al lanzar un frisbee.
  • Cuando lanzamos un frisbee con las dos manos, la fuerza resultante sobre el frisbee es menor que la fuerza aplicada cuando lo lanzamos con una sola mano.

Wingspan se suma a Torque

La envergadura es la longitud de un extremo al otro de los brazos de un individuo paralelos al suelo en un ángulo de 90° a la altura de los hombros. La envergadura juega un papel importante en todos los deportes, desde el béisbol y el cricket hasta el frisbee y los dardos.

Cuando lanzamos un frisbee con una mano, el torque es mayor debido a la mayor envergadura. Cuanto mayor sea el par, mayor será la aceleración angular. Sin embargo, cuando usa las dos manos, su envergadura se reduce, por lo que se reduce el par.

Por ejemplo, si dos jugadores con diferentes longitudes de brazo lanzan un frisbee con la misma fuerza, el que tenga el brazo más largo producirá más torque y más aceleración angular, y por lo tanto alcanzará más distancia.

Conclusión

Un Frisbee es una superficie aerodinámica que se comporta de manera similar a un avión. El diseño del disco, la fuerza aerodinámica y la fuerza giroscópica hacen que el frisbee combata la gravedad. El ángulo de lanzamiento también es fundamental para el vuelo del frisbee. El disco puede deslizarse una gran distancia cuando se lanza con una mano, en lugar de con ambas manos. El torque generado depende de la envergadura de la persona, que es mayor cuando el disco se lanza con un brazo, que con ambos brazos. Entonces, la próxima vez que sugiera un juego de frisbee con sus amigos, ¡solo recuerde la cantidad de física involucrada en el deporte!

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