Perché l’aereo vola e non cade?


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L’aereo per poter volare conta soprattutto su un sostegno: l’aria. Per far sì che un aereo possa volare c’è bisogno della velocità esercitata dai motori, che fanno girare le eliche e che emanano aria e a sua volta l’aria andando sotto le ali fanno salire in alto l’aereo. Ma la domanda che mi porgo è: perché l’aereo pur essendo così pesante non cade?

ALESSIO TRUSSO

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7 pensieri riguardo “Perché l’aereo vola e non cade?”

  1. Tralasciando equazioni differenziali applicate all’aerodinamica è meglio parlarne in modo pratico, spero, chiaro.

    Pensate di essere in auto, abbassate il finestrino e sporgete il braccio, mano “a taglio”, dita unite fra loro e palmo rivolto verso il basso; adesso provate ad inclinarla un po’, di poco, qualche grado soltanto alzandola dalla parte diretta verso il senso di marcia. Se la velocità è sufficiente sentirete una “spinta” che porterà a sollevare il braccio verso l’alto. Un aereo vola sfruttando proprio questo tipo di fenomeno!
    Continuamo però l’esperimento: adesso flettete la mano verso il basso. Sorpresa sorpresa la spinta dimuisce fino a svanire quando la mano è nuovamente parallela al suolo e, quando la rotazione continua ed ora il pollice punta verso il basso, il braccio viene spinto verso il basso! Attenzione però a non esagerare: se la mano si trova ad essere praticamente perpendicolare al terreno la spinta svanisce e la mano semplicemente tende ad “andare indietro”.
    Tutto quello che abbiamo sperimentato ora si traduce nella meccanica che governa il volo; basta sostituire la mano con l’ala ed il gioco è fatto! Quali sono però le parti di questo gioco? L’ala da sola non basta, servono almeno un paio di altri fattori: la velocità (relativa, cioè non quella reale dell’aereo, ma quella del vento rispetto all’aereo stesso e l’inclinazione della mano-ala.

    Da un punto di vista fisico possiamo dire che un corpo solido fatto in modo appropriato immerso in un fluido (l’aria), vede su una sua faccia la formazione di una zona di alta pressione (che “spinge”), su quella opposta un campo di bassa pressione (che “attrae” in qualche modo). La differenza fra questo spingere ed attrarre si traduce in un forza che fa muovere il corpo stesso in direzione della zona a bassa pressione.
    I sistemi fisici si evolvono ricordate da punti a potenziale maggiori a punti a potenziale minore.
    Bene, se questo è vero, e noi riusciamo a fare in modo che la spinta risultante sia diretta verso “l’alto” e se è abbastanza forte da superare il peso del corpo solido, allora stiamo facendo volare qualcosa di molto più pensate dell’aria!
    L’ultima parte dell’esperimento mostra due altre importanti fenomeni: primo, la forza che si crea può essere anche verso “il basso”, secondo dobbiamo fare i conti anche con una forza che ci spinge “indetro”. Cosa salta fuori quindi da tutto questo? Tutto si traduce in una freccia (rappresentazione di una forza fisica) che punta verso il centro della Terra (il peso, quello che fa cadere le mele in testa a Newton), una opposta (la portanza) che permette il volo, una che punta verso “l’avanti” (la spinta) generata dai motori e per finire una che punta verso “il dietro” (la resistenza) e rappresenta la fatica all’avanzamento.

  2. …da futuro ingegnere…posso dire che daniele ha ragione…e lo ringrazio per la spiegazione ben fatta…chiara e semplice…cmq il nostro collaboratore alessio ha solo 11 anni…i suoi articoli sono molto simpatici…e ponderati bene considerata la sua giovane età…

  3. grazie mille per l’informazione spiegata in modo molto semplice, finalmente qualcuno che non pensa che al mondo siamo tutti laureati……esistiamo anche noi comuni mortali senza studio ma con tanta voglia di capire cose che riguardano la nostra vita normale. grazie ancora.

  4. un mio amico pilota con 11000 ore di volo mi ha detto che la componente maggiore della portanza e’ dalla parte superiore dell’ala verso l’alto, in quanto si crea una depressione dovuta alla velocita’ dell’aria.la massa d’aria che passa sopra l’ala
    va piu’ veloce di quella che passa
    sotto l’ala grazie al tipo di profilo alare.

  5. Il fenomeno fisico è sintetizzato dal Teorema di Bernulli, inoltre variando il profilo alare si variano notevolmente le prestazioni, ma in sintesi tutti profili alari sono progettati in modo da fare andare piu’ veloce l’aria sulla faccia superiore. Inoltre i profili alari differiscono poi notevolmente a seconda che si tratti di aerei subsonici o supersonici.

    Il fenomeno è anche facilmente comprensibile grazie alla legge della conservazione della massa, in sintesi la massa a monte del profilo alare è uguale a quella a valle del profilo, quindi la massa d’aria sul dorso del profilo (parte superiore) deve andare piu’ veloce di quella sul ventre, in questo modo sul dorso si crea una depressione e sul ventre una pressione, la combinazione di queste forze da la portanza. Le altre forze in gioco sono la spinta, la resistenza ed il peso, quindi si vola quando la portanza riesce a vincere il peso (si sale) e la spinta riesce a vincere la resistenza (si va avanti).

    La portanza (L) è calcolata con la formula:

    L= lift = 1/2*ρ*V^2*S*CL

    dove:
    – ρ è la densità dell’aria (1,225 kg/m³ al livello del mare)
    – V è la velocità di volo;
    – S è la superficie alare;
    – CL è il coefficente di portanza

    Per la resistenza (D= drag) la formula è identica ma al posto del CL si usa il CD coefficente di resistenza.

    Aumentando la spinta aumenta la velocità e quindi aumenta la portanza ma aumenta anche la resistenza, ad una certa velocità la portanza vince il peso e la spinta vince la resistenza e quindi si spicca il volo.

    Dalla formula si evince che nelle fasi del volo in cui la velocità è bassa, decollo e atterraggio è necessario aumentare la portanza, quindi si usano gli ipersostentatori, posizionati sul bordo d’entrata (parte anteriore) e su quello d’uscita del profilo alare (parte posteriore), che in sintesi aumentano la superficie alare e permettono alla vena fluida (il flusso di aria) di rimanere maggiormente attaccata alla superficie alare.

    Nei calcoli aerodinamici in fase di progettazione si tiene poi anche conto della fusoliera e del piano di coda.

    Se poi avete l’occhio curiso e guardate le estremità alari vi accorgerete che in alcuni aerei la parte piu’ estrema dell’alat ermina come si vi fosse una piccola ala,questo serve per diminuire la resistenza indotta. Altra curiosità se osservate le semiali in volo vi accorgerete che oscillano in modo notevole, ovvaimente sono progettate per resistere.

    Se invece avete l’orecchio curioso in fase di atterraggio quando l’aereo ha già toccato terra, in alcuni aerei si sentono i motori andare al massimo, questo perchè vi sono installati gli inversori di spinta, che non fanno altro che togliere spinta all’areo, quindi non si oppone nessuna forza alla resistenza, la velocità diminuisce in modo drastico e la portanza anche e quindi il peso rende piu’ efficace la frenata.

  6. caro Davide, tu si che non ti fai incantare dalle favole dei maestri elementari anni ’50 !!!! Ciò che hai spiegato con tanta accuratezza,
    corrisponde proprio al vero.
    Furio, un pilota VDS (ultraleggeri) da 20 anni. Ciao

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