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Aerodinamica

Che cosa è l'aerodinamica?

L'aerodinamica è quella branca della fisica, e più in particolare della meccanica dei fluidi, che si occupa di studiare il comportamento dell'aria in movimento considerando sia correnti di aria in condotti (ad esempio prese d'aria, diffusori, ugelli, gallerie aerodinamiche), sia le interazioni con corpi immersi nella corrente.

Il campo di ricerca dell'aerodinamica è comunque molto vasto, con numerose specializzazioni e applicazioni; alcune di esse si estendono a campi della scienza pura e applicata che - in apparenza - sembrano estranei all'aerodinamica stessa.

I calcoli che più frequentemente gli esperti di aerodinamica si trovano ad affrontare possono essere di tre tipi, e cioè:

  • la determinazione della resistenza aerodinamica di veicoli terrestri come ad esempio biciclette, auto, treni;
  • la determinazione delle sollecitazioni dovute all'azione del vento su strutture fisse come ad esempio capannoni, edifici, serbatoi, cavi;
  • la determinazione delle forze e dei momenti agenti su un veicolo (come ad esempio un aereo, un elicottero o un missile) in moto nell'atmosfera terrestre.

Tra tutti e tre i casi elencati l'ultimo è sicuramente quello che richiede i maggiori sforzi di ricerca teorica e sperimentale; ciò è dovuto alla complessità dello studio influenzata dalle numerosi variabili messe in gioco.

Il prefisso aero-, che si riferisce all'atmosfera terrestre, ha in questo caso un significato aggiuntivo; infatti, fino a quando l'uomo non potrà accedere alle atmosfere degli altri pianeti del nostro Universo, i limiti del volo aerodinamico e la maggior parte delle considerazioni pratiche relative a questa branca della fisica, riguarderanno unicamente ed esclusivamente l'atmosfera terrestre.

Suddivisioni dell'aerodinamica

Le varie branche dell'aerodinamica possono essere classificate in funzione di parametri adimensionali, primo fra tutti il numero di Mach.

Per valori del numero di Mach inferiori a 0,3 l'aria può essere trattata come un fluido incomprimibile; le leggi che regolano i fenomeni della corrente rientranti in questo campo di velocità appartengono alla branca dell'aerodinamica che studia i fluidi incomprimibili.

Per valori del numero di Mach superiori a 0,3 l'aria deve essere invece trattata come un fluido comprimibile.

Per valori del numero di Mach compresi tra 0,3 e 1 si rientra nel campo dell'aerodinamica subsonica.

Per valori del numero di Mach compresi tra 1 e 5 si rientra nel campo dell'aerodinamica supersonica.

La stretta regione di transizione che separa il regime subsonico da quello supersonico è caratterizzata da un rapido aumento della resistenza al volo; tale zona limite è conosciuta come "barriera del suono".

Per valori del numero di Mach superiori a 5 si rientra nel campo dell'aerodinamica ipersonica; i relativi fenomeni differiscono notevolmente da quelli dell'aerodinamica supersonica.

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