effetto Coandă

Sì, vabbè, ma come fanno gli aerei a volare?

Questo post è dedicato a mia sorella Carola, la quale, fin da quando era piccola, ogni tanto — quando uno meno se l’aspetta e soprattutto quando non c’entra niente con quello di cui si sta parlando in quel momento — fa una domanda, sempre la stessa:

sì, vabbè, ma come fanno gli aerei a volare?

Avendo provato a spiegarglielo a voce parecchie volte, e avendo fallito miseramente ogni volta (se non fosse così, non continuerebbe a chiederlo, no?), ora proverò a scriverlo qui, nella speranza che prima o poi lo legga — e magari che lo capisca pure.

Dunque, la forza che consente agli aerei di volare si chiama portanza, ed è calcolata tenendo conto di alcuni fattori. Cominciamo dall’aria: l’aria è un fluido e, senza scomodare le equazioni di Navier-Stokes, che non se le ricordano a memoria i fisici per cui non vedo perché mai dovrei ricordarle io (però il teorema di Bernoulli me lo ricordo benissimo), è comunque cosa nota che i fluidi in generale abbiano la tendenza ad aderire al contorno delle superfici sulle quali si trovano a incidere. E a questo punto di solito si fa l’esempio del dorso di un cucchiaino fatto penzolare sotto a un flusso d’acqua tenendo il cucchiaino medesimo per l’estremità del manico: si ha l’impressione che, mentre l’acqua subisce una deflessione verso la punta del cucchiaino, questo sia “tirato” dall’acqua nella direzione ortogonale alla curvatura del dorso — ma non è solo un’impressione, è proprio la realtà. Questo comportamento si chiama effetto effetto Coandă.

Ora, un aereo non è un cucchiaino, ma la sua ala quasi: la parte superiore dell’ala è l’equivalente del dorso del cucchiaino, e l’aria è l’equivalente del getto d’acqua, per cui, similmente all’esperimento del cucchiaino, l’aria viene deflessa verso il basso mentre l’ala viene spinta verso l’alto. E, giustappunto, se l’ala è spinta verso l’alto l’aereo vola, no?

Oltre a questo, poi, si deve tenere in considerazione la forma dell’ala e l’angolo di attacco dell’ala stessa — a questo punto invece si fa di solito l’altro esempio scemo: chi non ha mai messo un braccio fuori dal finestrino di un’auto in corsa? Se invece di tenere il palmo della mano in giù lo ruotiamo un po’ in avanti, il braccio viene spinto verso l’alto perché, fondamentalmente, c’è una differenza di pressione dell’aria, che è maggiore sul palmo della mano rispetto al dorso. Questo accade anche all’ala dell’aereo, per cui l’aereo cosa fa? Toh, guarda un po’, che roba impressionante: vola!

Nel calcolo del perché l’aereo vola? si deve includere anche la spinta generata dal motore, la resistenza dell’aria e, ovviamente, la forza di gravità che, a causa del peso dell’aereo, lo spinge verso il basso.

A questo punto spetta al pilota gestire la portanza (attraverso quello che in gergo si chiama l’assetto dell’aereo) e la spinta generata dal motore per bilanciare tutte le forze in modo ottimale.

(Dell’assurdità del fatto che una che ha frequentato il liceo classico debba spiegare questioni di fisica a una che ha frequentato lo scientifico ne parliamo un’altra volta, magari.)

(grafico delle forze via wikipedia)