Una delle più straordinarie esperienze umane è dovuta alla scoperta del volo. Domare la forza di gravità e i venti mutevoli causati dalla pressione atmosferica a bordo di un aereo è un’esperienza elettrizzante.
Ma quale è esattamente il principio che ci permette di volare? Come vedremo ci sono diversi principi che stanno alla base del volo, uno dei più famosi è quello che prende il nome dal matematico e fisico svizzero Daniel Bernoulli (1700-1782). Bernoulli perfezionò alcune ricerche di Eulero ed in sostanza il suo principio afferma che per qualsiasi flusso d’aria o di liquido quando la velocità del flusso aumenta, la pressione nel flusso diminuisce. Provare questo principio è facilissimo.
Prendete un foglio di carta formato A4 ed avvicinatelo dal lato corto alla vostra bocca, vedrete che l’altra estremità tenderà a piegarsi verso il basso per effetto della forza di gravità. Adesso soffiate forte sopra il foglio, a seconda dell’intensità del vostro soffio l’estremità che prima tendeva al basso inizierà a puntare verso l’alto.
Uno dei momenti più spettacolari è vedere decollare o atterrare un Boeing 747, questo bestione dei cieli ha un peso al decollo di quasi 500.000 chilogrammi. Viene da chiedersi come fa a rimanere in quota senza precipitare. L’ala di un aeroplano è disegnata in modo tale che l’aria che passa sopra sia più veloce dell’aria che fluisce sotto l’ala. Secondo il principio di Bernoulli si crea quindi uno scompenso tra la pressione dell’aria sopra l’ala che diminuisce rispetto a quella sotto l’ala. In questo modo il nostro 747 riceve una spinta verso l’alto che lo mantiene in quota. Questa spinta è chiamata portanza di Bernoulli.
Ma questo non è l’unico principio in gioco, perché la portanza di Bernoulli non spiegherebbe come fanno certi aerei, ad esempio i caccia a volare alla rovescia. Alla portanza di Bernoulli si aggiunge la portanza di reazione (così chiamata dalla terza legge di Newton) che si verifica quando l’aria passa sotto l’ala di un aeroplano angolata verso l’alto.
Muovendosi dal fronte verso il retro dell’aria l’aria viene spinta verso il basso e riceve per la terza legge di Newton una reazione uguale e contraria determinata dell’aria che spinge verso l’alto.
La portanza di reazione rappresenta l’80% della spinta ascensionale di un aereo rispetto al 20% della portanza di Bernoulli.
Anche gli effetti della portanza di reazione si possono constatare molto semplicemente. Quando siamo in auto, in movimento, meglio se in autostrada, apriamo il finestrino sporgiamo il braccio in direzione del senso di marcia ed angoliamo le dita verso l’alto. Sentiremo che tutta la mano viene spinta verso l’alto. Ecco la portanza di reazione.
Controllare la portanza di reazione è una delle operazioni più delicate per i piloti ecco perché il maggior numero di incidenti aerei avviene in fase di atterraggio e di decollo che sono quelli maggiormente interessati alla gestione di questo fenomeno fisico.
