Come fanno gli aerei a volare?

Breve risposta scientifica ad una domanda che sicuramente vi sarete posti almeno una volta nella vita.

L'aereo è fermo sulla pista di decollo. All'improvviso i motori cominciano a girare e a spingere a tal punto da schiacciarti contro il sedile, in una forte accelerazione che ti porta fin quasi al termine della pista, poi il distacco da terra e la sensazione di essere schiacciati verso il basso.

Se avete mai preso un aereo nella vostra vita sapete bene come funziona la fase di decollo, eppure potreste esservi chiesti: ma come fa un oggetto che ha una massa di svariate tonnellate, pieno di carburante, persone e bagagli, a staccarsi da terra e librarsi in #volo? Sembra impossibile eppure accade, quindi una qualche spiegazione deve pur esserci.

Già #Leonardo da Vinci aveva cercato di rubare agli uccelli il segreto del #volo e aveva approcciato il problema nella maniera corretta, ovvero tramite l'osservazione e la deduzione. Tutto sta nel modo in cui si relazionano le ali con l'aria che vi scorre contro. #Leonardo tentò addirittura di costruire delle ali artificiali da montare sulle braccia di un uomo che così avrebbe potuto volare, proprio come fanno gli uccelli. Il tentativo, tanto affascinante quanto inefficace, non era scorretto in linea di principio.

“Il segreto sta nel principio di Bernoulli”

Quello che #Leonardo ancora non sapeva è che la spiegazione del volo tanto degli uccelli quanto degli aerei risiede in un principio fisico, la legge di #Bernoulli, formulata dal matematico e fisico svizzero del XVIII secolo Daniel Bernoulli.

Il profilo di un'ala di un aereo, copiato dai volatili, ha una forma tale da permettere all'aria, durante la fase di #volo, di scorrere con due velocità differenti al di sopra e al di sotto dell'ala. In particolare l'aria scorre con una maggiore velocità sulla parte superiore dell'ala e con una velocità minore lungo la superficie inferiore. Ora, #Bernoulli ci insegna che quando un fluido, come l'aria, scorre con diverse velocità, cambia anche la pressione che tale fluido è in grado di esercitare sugli oggetti che vi sono immersi. Più nel dettaglio, la legge di #Bernoulli mostra come ad una maggiore velocità sia associata una minore pressione e viceversa.

Tornando all'ala dell'aereo, si scopre così che sulla parte superiore, dove la velocità è maggiore, la pressione è più bassa; al contrario, sulla parte inferiore, dove l'aria scorre più lentamente, la pressione è più grande. Quello che accade allora è che l'ala dell'aereo è spinta dall’aria maggiormente dal basso verso l'alto di quanto non faccia dall'alto verso il basso.

Questa situazione genera una forza, detta #portanza, che spinge l'aereo verso l'alto ed è tale da vincere la forza di gravità che attrae l’aereo al centro della Terra. Ecco che l'aereo vola.

“Ciò che fa alzare in volo l’aereo non sono i motori ma l’aria che scorre sulle ali”

La #portanza è tanto più forte quanto più è grande la differenza di velocità di scorrimento dell'aria sopra e sotto l'ala e quindi la conseguente differenza di pressione che si viene a creare. Per generare una #portanza sufficiente a sollevare un aereo, è necessario raggiungere velocità molto sostenute.

Contrariamente a quello che qualcuno ha forse pensato fino ad adesso, non sono i motori i diretti responsabili del volo. I motori hanno solo il compito di spingere in avanti, dando velocità all'aereo; ciò che solleva l'aereo in aria è l'aria stessa.

Non so quanto la forma dell'ala che aveva costruito fosse aerodinamicamente corretta ma il motivo principale per cui #Leonardo fallì nel suo eroico tentativo di far volare l'uomo era l'impossibilità di far raggiungere ad una persona un velocità sufficiente da generare una #portanza che permettesse l'elevazione da terra.