Volare…oh oh!

Costruire un aereo non è semplice e ci vuole una stanza piena di ingegneri. Capire perché un aereo può volare è semplice è basta conoscere le leggi di Newton.
Certo, le cose ad un certo punto si complicano, diventano piene di formule, di numeri, equazioni…Stop!
Qui siamo su Quantizzando, ricordatelo!

In questo blog si punta a comprendere e raccontare i punti essenziali della fisica, i quali possono sempre essere approfonditi in un secondo momento.
Allora partiamo dalla seconda legge di Newton: la forza agente su di un corpo è uguale alla massa per l’accelerazione che il corpo subisce.

Ora, la massa la possiamo definire (come si fa più o meno sempre) come la quantità di materia di un corpo. L’accelerazione invece è una quantità che ci dice come varia la velocità di un corpo allo scorrere del tempo.
Dunque se un corpo si muove di velocità costante allora non vi è nessuna variazione della velocità, quindi nessuna accelerazione, quindi nessuna forza.
Questo è tutto quello di cui abbiamo bisogno per capire il volo!

Fonte: http://frecceclub18.altervista.org

Ah, dimenticavo; ci vuole qualcosa che ci sostiene. A quello ci pensa l’aria, ovviamente.
Perciò pensiamo ad un oggetto fermo in aria. Per semplicità supponiamo che anche l’aria sia ferma anche se in realtà siamo interessati alla velocità relativa dell’oggetto rispetto all’aria.
Comunque se l’oggetto è fermo (nel nostro contesto di aria ferma) solo una cosa può accadere: l’oggetto cade a terra!

Cosa accade invece se il nostro oggetto si muove orizzontalmente? Non ci chiediamo cosa accade se si muove verticalmente perché la risposta è: cade.
Questo ci fa anche capire che abbiamo un amico (l’aria) ma abbiamo anche un nemico abbastanza potente (la gravità). Ci torneremo subito.
Nel frattempo pensiamo ad un oggetto che si muove orizzontalmente in aria; ciò che accade è che il fluido (cioè l’aria) cambia la sua velocità. Questo dunque genera un’accelerazione del fluido e perciò una forza! Fantastico!
Dunque basta lanciare un oggetto orizzontalmente in aria ed esso volerà? Ovviamente no!

C’è da fare i conti con la gravità.

Qualunque oggetto è attratto verso la superficie terrestre dalla forza peso (che il peso è una forza, ricordatelo!) che essendo una forza è uguale alla massa (come sempre) per l’accelerazione di gravità (in questo caso particolare della forza peso, appunto). Siccome l’accelerazione di gravità è un valore costante, uguale per tutti i corpi, allora la forza peso è direttamente proporzionale alla massa. Questo spiega anche il perché della confusione che c’è nella testa di molti tra le definizioni di peso è massa.
E qui entrano in gioco gli ingegneri, la cui sfida è: dotiamo il nostro oggetto di un motore che gli permette di muoversi in orizzontale quanto tempo vuole; quale forma dobbiamo dare al nostro oggetto per ottenere la massima forza possibile dal fluido (che tra l’altro in gergo è chiamata Portanza) che si muove modificando la sua velocità?
La risposta a questa domanda la potete osservare ogni volta che osservate un oggetto volare nel cielo. Quindi gli ingegneri sono stati bravi, dai. Se volete divertirvi però, ecco una piccola applicazione che ho preso dal sito della NASA JPL (Jet Propulsion Laboratory) in cui potete vedere proprio come cambiando la forma dell’ala del vostro aereo ottenete differenti valori della forza generata dall’aria che vi sostiene durante il volo. Eccola qua:
http://www.grc.nasa.gov/WWW/k-12/airplane/foil3.html (in inglese, ma non vi preoccupate che capirete subito dove mettere le mani per divertirvi a giocare con la fluidodinamica!).

Cos’altro devono fare gli ingegneri? Devono costruire un aereo in maniera tale che la forza generata dal moto dell’aria (ricordiamo: forza è dovuta ad accelerazione che è uguale ad una variazione di velocità) riesca a sostenere il peso del velivolo (ricordiamo anche che il peso è una forza proporzionale alla massa). E quindi c’è gente che lavora e studia queste cose.
Se vogliamo, come tutte le cose, abbiamo anche un aspetto ludico della vicenda. Non solo gli aerei o altri velivoli si godono la forza dell’aria. Ma anche gli aquiloni. Per questo voglio concludere questo post con un video che riguarda il festival internazionale degli aquiloni tenutosi a Portsmouth nel Regno Unito. Come potete vedere, con gli aquiloni si può anche dar vita ad uno spettacolo carino.

Insomma, volare…oh oh!!!

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