Cómo calcular la velocidad vertical de un quadcopter

En la siguiente imagen, el quadcopter está en B, y el suelo está en AC.

Cuando el quadcopter está en posición vertical y flotando, ejerce [matemática] 9.8 m / s ^ 2 [/ matemática] hacia C. Ahora suponga que gira a través de un ángulo [matemático] \ theta [/ matemático]. Luego dirige [matemáticas] 9.8 m / s ^ 2 [/ matemáticas] hacia A (es decir, a lo largo de la hipotenusa). El lado BC representa la porción de la fuerza dirigida al suelo y el lado AC representa la porción de la fuerza dirigida hacia el horizonte. Algunos trigonometros básicos nos permiten calcular los valores:

[matemáticas] AC = 9.8 m / s ^ 2 \ sin (\ theta) [/ matemáticas]

[matemáticas] BC = 9.8 m / s ^ 2 \ cos (\ theta) [/ matemáticas]

Para un ejemplo concreto, suponga que el cuadricóptero gira 10 grados. Luego

[matemáticas] AC = 9.8 m / s ^ 2 \ sin (\ frac {10} {360} \ cdot 2 \ pi) = 1.70 m / s ^ 2 [/ matemáticas]

[matemáticas] BC = 9.8 m / s ^ 2 \ cos (\ frac {10} {360} \ cdot 2 \ pi) = 9.65 m / s ^ 2 [/ matemáticas]

Entonces el quadcopter estaría cayendo a [matemáticas] 9.8 m / s ^ 2 – 9.65 m / s ^ 2 = 0.15 m / s ^ 2 [/ matemáticas] y acelerando hacia el horizonte a [matemáticas] 1.70 m / s ^ 2 [ /matemáticas].

Tenga en cuenta que nada de esto tiene en cuenta la aerodinámica. En particular, el quadcopter se ralentizará por la resistencia del aire y el empuje de las hélices puede variar con la velocidad. Tener en cuenta esos problemas es mucho más difícil, ya que depende de la forma del quadcopter y sus hélices.

A2A: Sea [matemática] \ theta [/ matemática] el ángulo de inclinación, y deje que [matemática] \ theta = 0 [/ matemática] cuando el dron esté flotando. Cuando se inclina el helicóptero, la velocidad de las hélices debe aumentar en el factor [math] \ frac {1} {\ cos \ theta} [/ math], o equivalente [math] \ sec \ theta [/ math].

Imagen de un triángulo rectángulo. La hipotenusa representa la dirección y la magnitud de la fuerza de las hélices mientras están inclinadas. Una pierna es vertical y representa el componente descendente de la fuerza. La relación entre la fuerza inclinada y la fuerza de desplazamiento es la misma que la relación entre la longitud de la hipotenusa y la longitud de la pata vertical.

Recuerde: si usa una calculadora, asegúrese de establecer el modo de ángulo en grados si está usando grados. La mayoría de las calculadoras tienen por defecto la medida en radianes. [matemáticas] 2 \ pi [/ matemáticas] radianes equivalen a [matemáticas] 180 [/ matemáticas] grados.

Usa la trigonometría para resolver esto. Es solo una cuestión de vectores. Específicamente, el empuje vertical de su quadcoptor será proporcional al coseno del ángulo que forma contra el vertical.