Propulsión

La propulsión es la generación de fuerza mediante cualquier combinación de empuje y/o tracción para modificar el movimiento de traslación de un objeto, que suele ser un cuerpo rígido (o un cuerpo rígido articulado), pero que también puede referirse a un fluido . ^{[ 1 ]} Un sistema de propulsión es un sistema de máquina que consta de al menos dos elementos principales : la planta motriz , una fuente de energía mecánica ; y el propulsor , un mecanismo actuador que convierte la energía suministrada en fuerza propulsora; a menudo también con componentes suplementarios como el sistema de transmisión y control que mejoran el resultado final del sistema de propulsión.

Al pulsar una cuerda de guitarra para producir una vibración , técnicamente se considera que la cuerda se mueve de forma propulsora; esto no se suele representar en este vocabulario, aunque se considera que los músculos humanos impulsan las yemas de los dedos. El movimiento de un objeto que se desplaza a través de un campo gravitatorio se ve afectado por dicho campo, y dentro de algunos marcos de referencia, los físicos hablan de que el campo gravitatorio genera una fuerza sobre el objeto. Sin embargo, por razones teóricas profundas , los físicos ahora consideran que la trayectoria curva de un objeto que se mueve libremente a través del espacio-tiempo, moldeada por la gravedad, es un movimiento natural del objeto, no afectado por una fuerza propulsora (desde esta perspectiva, se considera que la manzana que cae no tiene impulso, mientras que se considera que el observador de la manzana que está de pie en el suelo es impulsado por la fuerza reactiva de la superficie terrestre).

Los sistemas de propulsión biológica, como los de los animales, utilizan las contracciones musculares como fuente de energía y apéndices como extremidades , patas , alas , aletas o colas como propulsores, mientras que los microorganismos desarrollaron complejos de proteínas de membrana sofisticados que actúan como motores moleculares para impulsar los flagelos como propulsores. Los sistemas tecnológicos, como los vehículos de motor , suelen utilizar uno o más motores como fuente de energía y ruedas y ejes , hélices o una tobera propulsora para generar la propulsión. Pueden ser necesarios componentes de la transmisión , como embragues , cajas de cambios y ejes de transmisión, para conectar el motor a los ejes, ruedas o hélices. Además de las fuentes de energía internas, un sistema de máquina a veces puede utilizar fuerzas externas como fuentes de energía para actuar sobre los propulsores, como el uso de la energía humana o animal para propulsar vehículos no motorizados y embarcaciones , la captura de la energía eólica para impulsar velas o cometas motorizadas atadas , y el uso de la gravedad para impulsar el movimiento hacia adelante de los planeadores .

Influir en el movimiento rotacional también es técnicamente una forma de propulsión, pero en el lenguaje cotidiano, un mecánico automotriz podría preferir describir los gases calientes en el cilindro de un motor como impulsores del pistón (movimiento traslacional), que a su vez impulsa el cigüeñal (movimiento rotacional), el cigüeñal impulsa las ruedas (movimiento rotacional) y las ruedas impulsan el automóvil hacia adelante (movimiento traslacional). En el lenguaje común, la propulsión se asocia con el desplazamiento espacial con mayor fuerza que con formas de movimiento localizadas, como la rotación o la vibración. Como otro ejemplo, las tensiones internas en una pelota de béisbol giratoria hacen que su superficie se desplace a lo largo de una trayectoria sinusoidal o helicoidal, lo cual no ocurriría en ausencia de estas fuerzas internas; estas fuerzas cumplen con la definición técnica de propulsión de la mecánica newtoniana , pero no se mencionan comúnmente en este lenguaje.

El término deriva de dos palabras latinas : pro , que significa delante o hacia adelante ; y pellere , que significa conducir . ^{[ 2 ]}

La locomoción animal, que es el acto de autopropulsión de un animal, tiene muchas manifestaciones, incluyendo correr , nadar , saltar y volar . Los animales se mueven por diversas razones, como para encontrar alimento, pareja o un microhábitat adecuado , y para escapar de los depredadores. Para muchos animales, la capacidad de moverse es esencial para la supervivencia y, como resultado, las presiones selectivas han moldeado los métodos y mecanismos de locomoción empleados por los organismos en movimiento. Por ejemplo, los animales migratorios que viajan grandes distancias (como el charrán ártico ) suelen tener un mecanismo de locomoción que cuesta muy poca energía por unidad de distancia, mientras que los animales no migratorios que deben moverse rápidamente con frecuencia para escapar de los depredadores (como las ranas ) probablemente tengan una locomoción costosa pero muy rápida. El estudio de la locomoción animal se considera generalmente un subcampo de la biomecánica .

La locomoción requiere energía para superar la fricción , la resistencia , la inercia y la gravedad , aunque en muchas circunstancias algunos de estos factores son insignificantes. En los entornos terrestres , la gravedad debe superarse, si bien la resistencia del aire es mucho menor. En los entornos acuáticos, sin embargo, la fricción (o resistencia) se convierte en el principal desafío, siendo la gravedad una preocupación menor. Aunque los animales con flotabilidad natural no necesitan gastar mucha energía para mantener la posición vertical, algunos se hunden naturalmente y deben gastar energía para mantenerse a flote. La resistencia también puede presentar un problema en el vuelo , y las formas corporales aerodinámicamente eficientes de las aves lo demuestran. Sin embargo, el vuelo presenta un problema diferente al del movimiento en el agua, ya que no hay forma de que un organismo vivo tenga una densidad menor que la del aire. Los organismos sin extremidades que se mueven en tierra a menudo deben lidiar con la fricción de la superficie, pero generalmente no necesitan gastar energía significativa para contrarrestar la gravedad.

La tercera ley del movimiento de Newton se utiliza ampliamente en el estudio de la locomoción animal: si un animal está en reposo, para moverse hacia adelante debe empujar algo hacia atrás. Los animales terrestres deben empujar el suelo sólido; los animales que nadan y vuelan deben empujar contra un fluido ( agua o aire ). ^{[ 5 ]} El efecto de las fuerzas durante la locomoción en el diseño del sistema esquelético también es importante, al igual que la interacción entre la locomoción y la fisiología muscular, para determinar cómo las estructuras y los efectores de la locomoción permiten o limitan el movimiento animal.

• Mochila propulsora
• Lista de software de ingeniería aeroespacial
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• Contenido multimedia relacionado con la propulsión en Wikimedia Commons

• Pickering, Steve (2009). "Eficiencia de propulsión" . Sesenta símbolos . Brady Haran de la Universidad de Nottingham .