Construye un helicóptero marciano de papel

El rover Perseverance de la NASA llevó el primer helicóptero a la superficie de Marte. Este helicóptero, llamado Ingenuity, tiene que ser muy ligero para poder volar en el planeta rojo. También necesita aspas grandes capaces de girar muy rápido: solo así puede generar suficiente sustentación para superar la gravedad en Marte y despegar del suelo.

En este proyecto, construirás un helicóptero de papel. Luego, así como los ingenieros e ingenieras de la NASA debieron probar diferentes versiones antes de llegar al diseño final de Ingenuity, experimentarás con el diseño de tu helicóptero para ver qué funciona mejor.

Consulta los materiales y las instrucciones paso a paso.

Materiales:

1. Recorta el helicóptero

Corta a lo largo de las líneas punteadas de la plantilla. Si estás utilizando una hoja en blanco, haz un boceto del helicóptero con líneas continuas y punteadas como guía.

2. Dobla a lo largo de las líneas

Las aspas de la hélice, A y B, deben doblarse en direcciones opuestas a lo largo de las líneas continuas. Los paneles X e Y se pliegan hacia el centro; Z se pliega hacia arriba para darle rigidez al cuerpo del helicóptero y bajar su centro de gravedad para un vuelo más estable.

3. Haz un vuelo de prueba

Ponte de pie y sujeta el helicóptero por su cuerpo lo más alto que puedas. Ahora, déjalo caer. ¿Qué observas? ¿En qué dirección giran las aspas? Deja caer el helicóptero desde un lugar más alto. (Puedes subir unas escaleras o pararte en un taburete). ¿Cómo cambia su desempeño?

4. Compara

Toma una hoja de papel del mismo tamaño que la que usaste para hacer el helicóptero. Déjela caer al mismo tiempo que el helicóptero. ¿Cuál cae más rápido? Haz una bola con la hoja de papel. Suéltala al mismo tiempo que el helicóptero. ¿Cuál cae más rápido? ¿Puedes adivinar por qué? Pista: tiene que ver con la resistencia del aire.

5. Experimenta

Cambia algo de tu helicóptero. Prueba hacer otro pliegue hacia arriba a la parte inferior, o acortar o cambiar la forma de las aspas. ¿Cómo cambia el rendimiento de tu helicóptero? ¿Por qué? ¿Puedes encontrar una manera de hacer que las aspas giren más rápido o más lento?

6.Haz un nuevo modelo

Antes de fabricar el Ingenuity, los ingenieros e ingenieras de la NASA tuvieron que construir y probar varios diseños. El objetivo era encontrar uno que pudiera elevarse lo suficiente en la delgada atmósfera del planeta rojo.

La sustentación es una fuerza que se genera cuando, en movimiento, las aspas ligeramente inclinadas del helicóptero chocan con partículas de aire.

Esto aumenta la presión del aire en la parte inferior de las aspas, haciendo que éstas y todo el helicóptero se eleven en el aire.

Cuando hay menos partículas de aire en la atmósfera, se genera menos sustentación. La atmósfera de Marte tiene solo el 1% de las partículas de la atmósfera de la Tierra. Esto significa que las aspas que generan suficiente sustentación en la Tierra no funcionarían en Marte.

Para generar suficiente sustentación para el Ingenuity, los ingenieros e ingenieras le dieron dos juegos de aspas enormes, de 1,2 metros de ancho, que giran unas 10 veces más rápido que las aspas de los helicópteros en la Tierra.

Piensa en cómo quieres mejorar el rendimiento de tu helicóptero y construye otro diferente al primero. Utiliza otro tipo de papel o construye uno mucho más pequeño o mucho más grande. ¿Qué tan grande puedes hacer el helicóptero de modo que aún funcione? ¿Qué tan pequeño puedes hacerlo? ¿Cómo se comparan en desempeño los helicópteros con diferentes tamaños de aspas? ¿Qué tamaño funciona mejor? ¿Cómo defines "mejor rendimiento"?

7. Inviértelo

Observa en qué dirección giran las aspas de tu helicóptero. ¿Es en sentido horario o antihorario? ¿Es esto consistente para todos tus helicópteros? ¿Qué único cambio puedes hacer en tus helicópteros para que giren en la dirección opuesta?

8. Cuenta las rotaciones

Mide la distancia entre tu hombro y el piso y anótala. Elige el helicóptero de mejor rendimiento y déjalo caer desde la altura de los hombros. Cuenta el número de rotaciones que hace antes de aterrizar. Si te es difícil contar las rotaciones debido a la velocidad, graba un video de la caída y reprodúcelo en cámara lenta, o coloca una cinta en la parte inferior del cuerpo del helicóptero. Puedes contar los giros en la cinta después de que aterrice. Registra este número junto a la altura de la caída.

9. Repetir

¿Qué pasaría si dejaras caer el helicóptero desde menor altura? Repite la medición, dejando caer el helicóptero y contando las rotaciones desde menor altura.

10. Predecir

¿Cuántas veces giraría el helicóptero si lo dejaras caer desde una mayor altura? Mide una altura mayor e intenta predecir la cantidad de rotaciones que hará tu helicóptero.

11. Pon a prueba tu predicción

Deja caer tu helicóptero desde una mayor altura y ve qué tan acertada era tu predicción. Vuelve a intentarlo desde otras alturas y comprueba si puedes hacer mejores predicciones cada vez.

Espacio Educativo del Laboratorio de Propulsión a Chorro

Versión en inglés