Teorie errate sulla Portanza
Lunedì 30 Novembre 2009 21:31
I piloti che seguono la rubrica di Aviazione su TLN (e nono solo!) sanno com'è difficile
rispondere alla classica domanda che viene rivolta da amici e parenti: "Come fa un aereo a
volare?".
Per evitare di cadere in spiegazioni errate e luoghi comuni, la NASA ha pubblicato una serie di
documenti (corredati da illustrazioni ed esperimenti interattivi) che dimostrano quali sono le
teorie errate e qual'è la "verità".
La prima spiegazione da confutare, errata ma molto popolare, è nota come teoria dello stesso
tempo di percorrenza
. Secondo questa teoria due particelle di fluido appaiate che vengono divise da un profilo solido
devono necessariamente ricongiungersi sul bordo d'uscita. Poiché il tempo di percorrenza delle
due particelle sul dorso e sul ventre del profilo deve essere lo stesso, l'aria che passa sul dorso
deve avere una velocità più elevata, e quindi, si dice, per il principio di Bernoulli (o anche per
effetto Venturi) una pressione inferiore rispetto a quella presente sul ventre.
Tale spiegazione è errata, in primo luogo, perché non si verifica che due particelle di fluido
percorrono dorso e ventre nello stesso tempo, in secondo luogo perché richiederebbe una
grande differenza di curvatura tra il dorso e il ventre, portando a conclusioni paradossali. Infatti
il mito dello stesso tempo di percorrenza viene smentito dalla teoria della circolazione: se due
particelle percorressero rispettivamente dorso e ventre di un profilo aerodinamico nello stesso
tempo non ci sarebbe circolazione e, dunque, portanza. Vi è portanza verso l'alto solo se il
tempo di percorrenza sul dorso è inferiore a quello sul ventre, generando una circolazione non
nulla.
La differenza di lunghezza tra dorso e ventre, in un profilo alare di uso comune, è troppo piccola
per sviluppare una portanza sufficiente alla sostentazione secondo tale teoria: sta di fatto che
possono volare anche aeroplani con profilo alare simmetrico. Ciò che genera portanza verso
l'alto è la deviazione delle linee di corrente verso il basso. Tale deviazione è governata in gran
parte dalla presenza di un angolo d'attacco.
La seconda teoria è basta sull'idea che la portanza è la forza di reazione delle molecole d'aria
che colpiscono la parte inferiore dell'ala, poichè esso si muove attraverso l'aria. Questo
fenomeno è simile all'effetto che ha un sasso piatto quando viene lanciato ad un basso angolo
d'incidenza sull'acqua ( = il sasso rimbalza sull'acqua). Quindi la portanza viene erroneamente
concepita come la forza risultante di una azione reazione dovuta alle molecole d'aria che
'impattano' la superficie inferiore dell'ala. Viene soprannominata teoria newtoniana della
portanza
(o "skipping stone",
cioè "pietra salterina") perchè coinvolge la terza legge di Newton (noto principio di azione e
reazione).
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Teorie errate sulla Portanza
Lunedì 30 Novembre 2009 21:31
Tale spiegazione è in parte errata, in quanto tiene in considerazione solo il flusso d'aria d'aria
che investe il ventre dell'ala, e trascura le proprietà fisiche del fluido (in questo caso l'aria)
Il terzo mito da sfatare si rifà al tubo di Venturi e a Bernoulli; immaginate il dorso dell'ala
come una strozzatura del tubo di Venturi, dove viene costretto il passaggio dell'aria. Quando la
massa d'aria sarà in corrispondenza della strozzatura (cioè l'ala), subirà un'accelerazione, ed
aumenterà il flusso d'aria. Per l'equazione di Bernoulli, ad un aumento di velocità corrisponde
una diminuzione di pressione; diminuendo la pressione sul dorso dell'ala (cioè la parte
superiore), si genererà portanza (è come se l'ala venisse "risucchiata" verso l'alto dalla
diminuzione di pressione).
Questa teoria non è del tutto esatta. Prima di tutto si presuppone che l'ala formi una strozzatura
con il flusso d'aria che la attraversa, paragonandolo al tubo di Venturi (che invece è tutt'altra
cosa); inoltre si tiene in cosiderazione solo il flusso d'aria che investe il dorso dell'ala, a
differenza della seconda teoria di cui abbiamo parlato in precedenza, dove veniva preso in
considerazione solo il ventre dell'ala.
Per comprendere meglio la portanza non dobbiamo rifarci alle singole teorie di Bernoulli e
Newton, ma devono essere integrate con ulteriori elementi, come la teoria della circolazione.
Per evitare spiegazioni troppo sommarie, avremo modo di tornare su questo argomento con un
nuovo articolo.
Per chi volesse approfondire il discorso, può consultare i seguenti link:
[NASA] 1^ Teoria errata
[NASA] 2^ Teoria errata
[NASA] 3^ Teoria errata
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Teorie errate sulla Portanza
Lunedì 30 Novembre 2009 21:31
[NASA] Cos'è la Portanza
[NASA] Portanza generata dalla Circolazione
[Wikipedia] Teoria della Circolazione
Chiunque volesse rendere questo articolo più completo ed esaustivo può contattarci!
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