BAGAIMANA DRONE FLY? FISIKA, TENTU SAJA!

SAYA SENDIRI Sebuah drone. Mungkin Anda juga. Saya menggunakan milik saya untuk membuat video sederhana dan mengganggu anjing saya. Drone cukup populer akhir-akhir ini, dan Anda bisa mendapatkan yang bagus tanpa menghabiskan terlalu banyak uang. Oh, saya berbicara tentang kendaraan terbang yang dikendalikan dari jarak jauh dengan empat rotor, bukan ilmuwan drone yang lebih besar digunakan untuk mempelajari perubahan iklim dan hal-hal lain. Harganya banyak uang. jual drone

Drone kecil seperti tambang mudah untuk terbang — pilot yang terampil dapat terbang dan terbang ke segala arah, yang membuat mereka hebat untuk merekam video. Tapi bagaimana pesawat drone benar-benar terbang? Ah, ini adalah peluang bagus untuk melihat beberapa fisika.

Gerak Vertikal
Drones menggunakan rotor untuk propulsi dan kontrol. Anda dapat menganggap rotor sebagai penggemar, karena mereka bekerja hampir sama. Pisau berputar mendorong udara ke bawah. Tentu saja, semua gaya datang berpasangan, yang berarti bahwa ketika rotor mendorong ke udara, udara mendorong ke atas rotor. Ini adalah ide dasar di balik lift, yang turun untuk mengendalikan kekuatan ke atas dan ke bawah. Semakin cepat rotor berputar, semakin besar lift, dan sebaliknya.

Sekarang, drone dapat melakukan tiga hal dalam bidang vertikal: melayang, memanjat, atau turun. Untuk melayang-layang, dorongan bersih dari keempat rotor mendorong pesawat tak berawak harus sama dengan gaya gravitasi yang menariknya ke bawah. Mudah. Jadi bagaimana dengan bergerak, yang disebut pilot pendakian? Tambah saja dorong (kecepatan) dari keempat rotor sehingga ada gaya ke atas non-nol yang lebih besar dari beratnya. Setelah itu, Anda bisa mengurangi daya dorong sedikit — tetapi sekarang ada tiga kekuatan pada drone: beban, dorongan, dan seret udara. Jadi, Anda masih perlu pendorong untuk menjadi lebih besar daripada hanya sekedar melayang-layang.

Turun membutuhkan melakukan sebaliknya: Cukup menurunkan dorongan rotor (kecepatan) sehingga gaya total ke bawah.

Menghidupkan (Memutar)
Katakanlah Anda memiliki drone melayang menunjuk ke utara dan Anda ingin memutar untuk menghadap ke timur. Bagaimana Anda mencapai ini dengan mengubah kekuatan ke empat rotor? Sebelum menjawab, saya akan menggambar diagram rotor (dilihat dari atas) berlabel 1 hingga 4.

Musim semi 2017 Sketsa kunci

Dalam konfigurasi ini, rotor merah berputar berlawanan arah jarum jam dan yang hijau berputar searah jarum jam. Dengan dua set rotor berputar ke arah yang berlawanan, momentum sudut total adalah nol. Momentum sudut sangat mirip dengan momentum linier, dan Anda menghitungnya dengan mengalikan kecepatan sudut dengan momen inersia. Tunggu. Apa momen inersia? Ini mirip dengan massa, kecuali berhubungan dengan rotasi. Ya, itu agak rumit, tetapi yang perlu Anda ketahui adalah bahwa momentum sudut tergantung pada seberapa cepat rotor berputar.

Jika tidak ada torsi pada sistem (sistem di sini menjadi drone), maka momentum sudut total harus tetap konstan (nol dalam kasus ini). Hanya untuk membuat semuanya lebih mudah dipahami, saya akan mengatakan rotor berlawanan arah jarum jam merah memiliki momentum sudut positif dan rotor hijau searah jarum jam memiliki momentum sudut negatif. Saya akan menetapkan setiap rotor nilai +2, +2, -2, -2, yang menambahkan hingga nol (saya tinggalkan unit).

Katakanlah Anda ingin memutar drone ke kanan. Misalkan saya menurunkan kecepatan sudut rotor 1 sedemikian rupa sehingga sekarang memiliki momentum sudut -1 bukan -2. Jika tidak ada yang terjadi, momentum sudut total drone akan menjadi +1. Tentu saja, itu tidak bisa terjadi. Jadi drone berputar searah jarum jam sehingga tubuh drone memiliki momentum sudut -1. Ledakan. Rotasi.

Tapi tunggu! Penurunan spin rotor 1 memang menyebabkan drone berputar, tetapi juga menurunkan dorong dari rotor 1. Sekarang gaya ke atas net tidak sama dengan gaya gravitasi, dan drone turun. Lebih buruk lagi, gaya dorong tidak seimbang, jadi tipuan drone ke bawah ke arah rotor 1. Jangan khawatir. Saya bisa memperbaiki ini.

Untuk memutar drone tanpa membuat semua masalah lainnya, kurangi putaran rotor 1 dan 3 dan tambah putaran untuk rotor 2 dan 4. Momentum sudut rotor masih tidak bertambah hingga nol, sehingga badan drone harus berputar . Tetapi gaya total tetap sama dengan gaya gravitasi dan dengung terus melayang. Karena rotor dorong bawah secara diagonal berlawanan satu sama lain, drone masih bisa tetap seimbang.