Perché gli aerei volano?

Se vi chiedessi di spiegare con le vostre parole qual’è la forza che mantiene in quota gli aeroplani, sareste in grado di farlo? Banalmente molte persone potrebbero spiegare questo fenomeno indicando come motivazione la presenza delle ali e potrebbe non essere del tutto errato, basta pensare alle ali degli uccelli, anche loro le possiedono e anche loro sono in grado di volare. Il problema risiede però nel movimento, infatti le ali degli uccelli sono in grado di muoversi ed è proprio questo sbattere continuo che li mantiene in quota mentre le ali degli aeroplani sono ferme quindi il principio fisico non può essere lo stesso.

Si potrebbe pensare alla spinta generata dai motori ma questi ultimi si sa che sono orientati dal dietro all’avanti, possono quindi contribuire solamente all’avanzare del veivolo lasciando quindi la forza che lo solleva nell’ombra.

Alla base del volo degli aerei c’è un principio ed una legge fisica semplice ma per niente scontata. Per comodità, mia e vostra, tralascerò la parte che riguarda la matematica così da alleggerire la discussione.

Immaginiamo il profilo dell’ala di un aereo che fende l’aria: il profilo dell’ala è concavo in modo tale che l’aria che passa sopra debba percorrere una distanza maggiore rispetto all’aria che passa sotto. Per comodità riporto un’immagine semplificata della situazione:

A questo punto entrano in gioco due fenomeni, il primo, più intuibile, è quello apprezzabile osservando la forma dell’ala, essa infatti non è parallela alla direzione dell’aria ma è inclinata dal basso verso l’alto, questo fa si che l’aria che passa sotto vada a “sbattere” contro il corpo dell’ala, uscendone deviata rispetto all’andatura originale. Come ci insegna la terza legge della fisica ” ad ogni azione ne corrisponde una uguale e contraria” quindi, se l’ala spinge l’aria abbastanza da farle cambiare traiettoria, anche l’aria esercita la stessa forza sull’ala, questa volta dal basso verso l’alto.

Il fatto che l’aria che passa sopra debba percorrere una distanza maggiore nello stesso tempo fa si che quest’aria debba muoversi più velocemente di quella sotto all’ala. Il movimento più veloce dell’aria fa si che il moto relativo di tutte le particelle che la compongono sia aumentato, e che quindi sia aumentata anche la distanza tra le stesse, rendendo l’aria che passa sopra più rarefatta di quella sotto.

Qui entra in gioco il principio fisico di cui parlavamo prima, anche detto “effetto Venturi”, per chi non lo sapesse questo principio sancisce che un fluido in movimento esercita una pressione minore sulle molecole intorno a sé rispetto allo stesso fluido in stato di quiete. Questo fenomeno lo potete verificare semplicemente anche voi a casa: prendete un asciugacapelli ed una pallina da ping pong, orientate il primo verso l’alto ed accendetelo, collocando la pallina all’interno del soffio dell’asciugacapelli noterete che la pallina si stabilizza al centro di esso. Questo avviene perché secondo il principio di Venturi l’aria mossa dall’azione dell’asciugacapelli ha una pressione minore rispetto all’aria immediatamente circostante che quindi preme sulla prima e su tutto quello che risiede al suo interno, come la pallina da ping pong, che risulta quindi stabile all’interno del flusso d’aria in movimento.

Ritornando alla nostra ala ora risulta tutto molto più chiaro, l’aria al di sopra si muove più velocemente e quindi esercita una pressione minore sull’ala rispetto a quella sotto che invece avendo meno spazio da percorrere si muove più lentamente applicando una pressione maggiore sul ventre dell’ala. La somma di queste due pressioni sfocia in una forza che agisce sull’ala dell’aereo dal basso verso l’alto e prende il nome di “portanza“. La portanza, grazie all’effetto Venturi, e l’inclinazione dell’ala sono le motivazioni che permettono all’aereo di mantenersi in volo nonostante le svariate tonnellate di peso.

Analizzando però l’effetto Venturi notiamo che ha molte altre implicazioni oltre a quella di far volare veivoli e palline da ping pong.

Immaginiamo un giorno d’estate, soffia un gran vento e avete chiuso tutte le finestre di casa vostra, improvvisamente il vento talmente forte scoperchia il tetto di casa lasciandovi di stucco. Questo è avvenuto perché il vento che soffia ad alta velocità provoca un abbassamento della pressione sopra il tetto delle case, a quel punto la pressione all’interno diventa maggiore e il tetto riceve una forza dal basso verso l’alto che in alcuni casi è sufficiente a farlo volare via.

Come difendersi quindi dalle raffiche di vento? Semplice, se avete delle stanze immediatamente al di sotto del tetto munite di finestre, apritele, così facendo il vento entrerà nel sottotetto, sposterà l’aria come già faceva sopra, e pressione diminuirà anche al di sotto del tetto equilibrando quindi la forza che tenderebbe a farvelo volare via.

Spero che tu abbia trovato interessante questo articolo! A presto!

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