Come fanno gli aerei a volare senza cadere a terra? La fisica del volo spiegata con animazioni 3D

"Come fanno gli aerei a volare?" Dietro a questo straordinario fenomeno ci sono diverse forze fisiche che lavorano in sinergia per permettere a un aereo di sollevarsi da terra e librarsi nel cielo. Tra queste spicca un principio fisico davvero affascinante: la portanza. La portanza si crea grazie alla forma particolare delle ali, che altera il flusso dell’aria: sopra l’ala la pressione diminuisce, mentre sotto aumenta. Questa differenza di pressione genera la forza necessaria per sollevare l’aereo e mantenerlo in volo.

Come fa un aereo a volare

Le forze che permettono a un aereo di volare si possono semplificare in quattro principali: Peso (W), Resistenza (D), Spinta (T) e Portanza (L). Tra queste, la portanza è quella che consente all’aereo di sollevarsi verso l’alto, contrastando il peso e vincendo la gravità.

Ma come si genera? Quando l’aereo accelera, il flusso d’aria scorre attorno alle ali seguendone il profilo. Una volta raggiunta una certa velocità, questo flusso crea la forza necessaria per sollevare l’aereo da terra. Le ali, per farlo, devono avere una forma particolare: se le osserviamo in sezione, notiamo che somigliano a una goccia. Questa forma, chiamata profilo alare, è composta dal ventre (la parte inferiore, più piatta) e dal dorso (la parte superiore, più curva). Inoltre, le ali hanno un bordo d’attacco, che è la parte anteriore, e un bordo d’uscita, che è la parte posteriore.

Cos'è e come funziona la portanza

Per generare portanza, l’ala deve essere leggermente inclinata rispetto al flusso d’aria. Questa posizione favorisce un fenomeno molto interessante: la differenza di pressione tra la parte superiore e inferiore dell’ala, che permette all’aereo di sollevarsi. Facciamo un esempio super semplificato e immaginiamo le molecole d’aria come delle palline.

Immaginiamo le molecole d’aria come delle palline. Quando il flusso d’aria incontra l’ala, si divide: sopra l’ala, le palline sono meno dense, mentre sotto sono più concentrate. In altre parole, sopra l’ala c’è una bassa pressione, e sotto c’è un’alta pressione. Questa differenza crea un effetto risucchio verso l’alto, consentendo all’ala – e quindi all’intero aereo – di alzarsi.

Ma come si aumenta la portanza? Prima del decollo, la superficie alare viene ampliata grazie a componenti mobili: slat e flap. Gli slat, situati nella parte anteriore dell’ala (bordo d’attacco), e i flap, posizionati nella parte posteriore (bordo d’uscita), si aprono per aumentare la superficie alare. Questo amplifica la differenza di pressione, facilitando il decollo.

Gli slat si trovano nel bordo d’attacco, nella parte anteriore dell’ala; i flap sono nel bordo d’uscita dell’ala, quindi nella parte posteriore. Quando vengono aperti, l’ala, potendo contare su una superficie maggiore, riuscirà a generare una differenza di pressione più grande, facilitando il decollo. Tutto questo succede a patto che l’aereo abbia una spinta in avanti, e per questa spinta ci sono i motori. Ce ne sono di diversi tipi, ma la funzione è sempre la stessa: spingere in avanti l'aeromobile.

La deportanza in Formula 1: a cosa serve

Il fenomeno fisico della portanza è davvero affascinante e non viene applicato solo agli aerei: lo troviamo nelle pale eoliche per generare elettricità, nelle barche a vela e nelle auto di Formula 1. Piccola parentesi: gli alettoni che vediamo nelle auto servono a creare deportanza, ovvero un forza che spinge verso il basso la vettura per tenerla incollata al suolo.

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