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Juan Carlos GilFrancis VillatoroHéctor SocasMaría RibesGastón Giribetmodelado levitación hulagop dos dimensionesecuaciones sencillas contribuciones cinéticasvelocidades tangenciales anillo y cuerpo coincidenlagrangiano sistema 2d contribuciones cinéticasFrancisLagrangianoJuan Carlos GilHulagopLagrangeFrancis VillatoroAvesInsectosfunción de RayleighMaríafigura 4C
Lagrangiano sistema 2d contribuciones cinéticas
Con
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Juan Carlos Gil explica cómo se modela el sistema de levitación del Hulagop en dos dimensiones, indicando que las ecuaciones son sencillas y solo tienen contribuciones cinéticas.
…los experimentos. Primero, que se mantiene efectivamente el contacto; esto lo modelan con una restricción del sistema que va a ser que el centro del aro está siempre en algún punto de un círculo alrededor del centro del cuerpo, claro. Y el segundo, que rueda. sin deslizar, no han observado deslizamiento porque hay fricción suficiente lo que se modela con otra restricción para las ecuaciones y es que las velocidades tangenciales de anillo y cuerpo coincidan en el punto de contacto tienen que ser iguales las dos fuerzas para que no se separen con esto montan el lagrangiano del sistema en 2D que solo tiene contribuciones cinéticas es así de sencillo Francis, realmente la ecuación es la número 9 En fin, se podría poner como ejercicio, digo yo que en primero de carrera, lo que pasa que obviamente eso no hay quien lo integre analíticamente, así que hacen simulaciones numéricas, se integran el formalismo de Euler-Lagrange y lo hacen con MATLAB, con un…
Significado #1 · Palabras #1
Juan Carlos Gil explica cómo se modela el sistema de levitación del Hulagop en dos dimensiones, indicando que las ecuaciones son sencillas y solo tienen contribuciones cinéticas.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #1 · Palabras #1modelado levitación hulagop dos dimensionesecuaciones sencillas contribuciones cinéticasvelocidades tangenciales anillo y cuerpo coincidenlagrangiano sistema 2d contribuciones cinéticas…los experimentos. Primero, que se mantiene efectivamente el contacto; esto lo modelan con una restricción del sistema que va a ser que el centro del aro está siempre en algún punto de un círculo alrededor del centro del cuerpo, claro. Y el segundo, que rueda. sin deslizar, no han observado deslizamiento porque hay fricción suficiente lo que se modela con otra restricción para las ecuaciones y es que las velocidades tangenciales de anillo y cuerpo coincidan en el punto de contacto tienen que ser iguales las dos fuerzas para que no se separen con esto montan el lagrangiano del sistema en 2D que solo tiene contribuciones cinéticas es así de sencillo Francis, realmente la ecuación es la número 9 En fin, se podría poner como ejercicio, digo yo que en primero de carrera, lo que pasa que obviamente eso no hay quien lo integre analíticamente, así que hacen simulaciones numéricas, se integran el formalismo de Euler-Lagrange y lo hacen con MATLAB, con un…
Juan Carlos Gil comenta sobre la evolución del sistema educativo y cómo se introducen conceptos como hamiltonianos y lagrangianos en los primeros cursos universitarios, corrigiendo una afirmación anterior.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #3hamiltonianos y lagrangianos primer cursofunción de rayleigh pérdida energíarozamiento deformación materiales cuerpos girandofrancis aclara sistema educativofracaso velocidad inicial insuficientesistema ideal sin disipaciónfigura 4c espacio velocidades desviaciones…y ya en primero resolvía problemas con hamiltonianos. No, no recuerdo que con mi edad no recuerdo qué es primero, segundo, tercero realmente. Por eso he dicho primero sin pensarlo demasiado. Fíjate, yo cuando dijiste esto pensé que como ha cambiado. Tanto el sistema educativo digo, ostras, ahora dan hamiltonianos y lagrangianos en primero. Francis, que está más cerca, ha aclarado que no es así. Vale, luego amplían este modelo sencillo con disipación, que esto está súper chulo, a través de una función de Rayleigh típica, que representa la pérdida de energía debido al contacto entre los dos cuerpos por rozamiento, por deformación de los materiales, pues como una función que es simplemente el producto de la fuerza normal por la velocidad relativa de las dos cosas que están girando y un coeficiente de resistencia. Esto yo creo que sí es casi de primero de carrera, no me regañes, Francis, ¿vale? Y bueno, pues estudian los dos modelos, con y sin. disipación El primero, sin disipación, sistema ideal, presenta cinco regímenes posibles, según las condiciones iniciales El primero se entiende muy fácil, lo llaman fracaso y es cuando la velocidad inicial no es lo suficientemente grande como para que ello gire Esto se presenta en la figura 4C y el fracaso, el modo este de fracaso está representado con el fondo en blanco Las figuras representan el espacio de velocidades y desviaciones, este ángulo que os comentaba, un ángulo típico Sale una foto mía en ese de fracaso, parece que hay una foto mía Pues nada, cuando la velocidad es pequeña la cosa cae, pero hay cinco regímenes, fijaos. Uno que llaman sobre rotación, over twirling, que en la figura 4C está en rosa, cuando la velocidad inicial es muy grande. Otro, contra rotación, fijaos, se pone a girar…
Francis Villatoro pregunta a Juan Carlos Gil si quería añadir algo sobre el modelo de giro elíptico, confirmando que este es bidimensional.
Habla: Francis VillatoroSignificado #4 · Palabras #7modelo de giro elíptico bidimensionalatractor extraño en modelo 2dforzamiento introduce tercera dimensión tiempo…A mí se me ocurría, leyendo el artículo, que sería posible que en algunos casos apareciese un atractor extraño, Francis, pero no, no comentan nada de eso, ellos hablan solamente de un ciclo límite, lo cual, bueno, a lo mejor en la realidad aparece caos. Vale, con giro elíptico, medio, no pasa nada. ¿Querías decir algo, Francis? Un pequeño comentario. En principio el modelo es 2D. Sí, seguimos en 2D. Entonces, en 2D es muy excepcional que aparezca el caos, el atractor extraño, salvo que haya un forzamiento que introduzca una, entre comillas, tercera dimensión con el tiempo. Pero en El modelo 3D probablemente sí haya; habrá el ciclo límite, será un atractor que tendrá una cuenca de atracción y en la parte externa de la cuenca de atracción si habrá comportamiento. Aparecerá una mariposa de Lorenz, no necesariamente una mariposa de Lorenz,…
Juan Carlos Gil agradece una contribución y comenta sobre una revista científica. Se discute un modelo en dos dimensiones (2D) y cómo las ecuaciones se destruyen al probar una sección elíptica del cuerpo central.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #2modelo en dos dimensionesecuaciones integrables sección elípticaformación de hoy lagrangemodelo tridimensional levitación…ahí bailando con el hula hoop por los pasillos, ahí con el arito dándole vueltas? He oído que en Latinoamérica lo llaman aro simplemente. Aro, aro, sí. ¿Se ha visto un par de tipos con el pasillo o son estos los del paper este que está contando Juan Carlos? Gracias, gracias por contribuir a la reputación de esta casa de estudio. Bueno, es un penaz que no está mal la revista. Bueno, están viendo el modelo en 2D y habíamos pasado a que habían hecho giro elíptico y que la cosa no cambiaba sustancialmente Sin embargo, también prueban la sección elíptica pero del cuerpo, el que gira, el cilindro o lo que sea del centro Y ahí la cosa se destruye, las ecuaciones no son integrables, el sistema, vamos, la formación de hoy Lagrange no les funciona con lo que prueban así que dicen que lo dejan para el futuro, lo cual bueno es un poquillo bajón, pero luego pasan al modelo 3D que es el que estábamos todos esperando para atender a la levitación, no se había hecho antes, nadie Ha estudiado un Gola Hop en tres dimensiones, ¿qué cosas? ¿Cuánto queda por hacer? ¿Quién decía que la física se había acabado a principios del siglo XX? ¿Cuánto nos queda por saber, cuando dice la gente? Ustedes los científicos solo conocen. Me encanta la…
Francis Villatoro introduce el concepto de una aproximación '2 y media D', explicando que es habitual considerar que el movimiento vertical no es relevante en sistemas estables bidimensionales.
Habla: Francis VillatoroSignificado #2 · Palabras #9aproximación 2 y media dmovimiento vertical en sistemas 2dvuelo de aves e insectos francis villatorovuelo aves insectos dinámicascoordenada z flexión horizontal sigmaforma vertical zona contacto cuerpo giro…pareció muy interesante porque no abordan el problema completo, sino que consideran que la dinámica vertical es una evolución cuasi estacionaria de los movimientos más rápidos que se producen en la rotación del plano, lo cual, bueno, me parece muy ingenioso. Dicen que estrategias similares, dime Francis, cuando haces así: eso es habitual, lo que se llama una aproximación 2 y media D. Dices que el movimiento vertical no es relevante y no modifica mucho el sistema estable 2D y suelo hablar de 2 y media D. En el artículo mencionan que se suele aprovechar estrategias semejantes para analizar el vuelo de aves e insectos, donde primero Se evalúan las fuerzas aerodinámicas debido a los movimientos rápidos de las alas y eso pues impulsa el cuerpo del bicho hacia adelante, con una dinámica más lenta. ¿Os acordáis que os dije antes que en 2D las dinámicas de cono y de hiperboloide eran semejantes? Bueno, pues esto también asienta esta idea de que se pueden utilizar, se pueden desacoplar, ¿vale? Entonces incorporan al modelo matemático la coordenada Z, obviamente, el ángulo este de flexión sobre la horizontal sigma y, importantísimo María, la forma en vertical de la zona de contacto del cuerpo con el giro. Hay que tener cinturita, vamos, quiere decir, ¿no? Hablan otra vez fórmulas cerradas, en este caso para la sustentación vertical en función de la altura, y consideran que el equilibrio se alcanza cuando esta fuerza combinada, que tiene una expresión grandecita, pues contrarresta, como no, el peso del…
Juan Carlos Gil concluye su explicación sobre el modelo teórico aplicado a sistemas como un hula-hop, destacando cómo toda la dinámica compleja se ha resumido en dos parámetros adimensionales.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #3modelo teórico hula hopparámetros adimensionales geometrías cinemáticasingeniería equilibrios sistemas complejoslevitación hula-hop control activocono sistema inestable juan carlos gilbucle cerrado ecuaciones levitación hula hopmodelo numérico levitación persona cónica…circulares, pero bueno, el hecho de que los movimientos elípticos que exploran en el artículo den lugar a efectos débiles en equilibrio, bueno, pues nos hacen pensar que posiblemente este modelo sea razonablemente aplicable incluso para los humanos Y finalmente, pues toda esta dinámica tan razonablemente compleja se ha capturado en dos parámetros adimensionales que describen todas las observaciones en un rango de geometrías, en un régimen muy amplio de geometrías y cinemáticas. Comentan un caso al final muy interesante, sobre todo desde el punto de vista de la ingeniería, y es que incluso con equilibrios. Inestables, tú puedes conseguir la levitación haciendo control activo, ¿vale? Con el cono, si se te va la cosa más rápida, pues si te va para arriba, haces girar al cono un poquito más lento, de forma activa, y al revés, si se te va para abajo, lo haces girar más rápido para que suba. Incorporan una estrategia sencilla, lineal, en bucle cerrado a las ecuaciones y demuestran cómo efectivamente, mediante integración, mediante el modelo numérico, son capaces también de hacer levitar el hula hop en una persona cónica. Una persona gónica podríamos decir que es un conocido. ¡Hala! ¡Dios! Bueno, y acaban, pues como hacemos todos en los artículos, intentando justificar aplicaciones útiles. Bueno, pues dicen que podría ser esto útil, ahora que tienes unas ecuaciones cerradas, para modelar, en fin, situaciones robóticas en las que necesites mover…