La portanza

[einstein]

Non credo sia stato ancora affrontato questo argomento in maniera importante, forse solo sfiorato (almeno io non l'ho trovato).
Agli studenti di fisica e aerodinamica si insegna che gli aerei volano a causa del principio di Bernoulli, il quale afferma che quando la velocità dell'aria aumenta, la sua pressione diminuisce, per cui la portanza è dovuta al fatto che l'aria fluisce più velocemente sopra l'ala (dotata di una certa forma) che sotto, generandovi una zona di minor pressione.
Domanda: come si spiega il fatto che l'aria che passa sopra è più veloce (ed è più veloce), dopo che si è dimostrato che il principio degli 'uguali tempi di transito' non è vero?
Questo direi sia un punto da cui partire con una sana discussione, naturalmente per chi è interessato.
ciao

[Gundam]

sono ingegnere aeronautico e il principio degli uguali tempi di transito l'ho letto adesso per la prima volta.
comunque ho fatto una ricerchina veloce e ho capito cosa dice.

detto cio, hai un riferimento da cui leggere la menzionata dimostrazione che il principio non è vero?

[einstein]

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E' stato dimostrato in galleria del vento con filetti di fumo colorati pulsanti, ogni striscia (piena o vuota) dura esattamente 10 millisecondi.
Non c'è nessuna legge fisica che vieti ad una particella di fluido di essere in ritardo rispetto ad un'altra. Quindi salta il principio per cui la velocità relativa dell'aria lungo la faccia superiore dell'ala risulta più elevata perché la distanza da percorrere, nello stesso tempo, è maggiore.
ciao

[mckewoy]

cosa assicura la portanza ad un aereo in volo rovesciato?? solo dei piccoli flaps??

[andros]

io sono fermo alla vecchia regola dell'extradosso e intradosso causa della diversa velocità dei filetti fluidi.
quella era la regola e in aeromodellismo funzionava.
dai lenti e sicuri Clark ai più critici e perfomanti Eppler.
le vele assomigliano di più ai profili dei balsetta per i lanci a mano ma il principio non cambia.
avevo cominciato ad interessarmi dei profili laminari poi è nato il primo figlio.

[Piccola Rachele]

Dico la mia.
penso che sia vero tutto, ma fino a un certo punto. Tento di spiegarmi meglio: due molecole d'aria incontrano il bordo di attacco insieme. Una passa di sotto e una passa di sopra.
Secondo Bernoulli, queste molecole si reincontrano esattamente in corrispondenza del bordo di uscita, avendo quella passata di sopra percorso più strada.
Secondo l'esperimento di cui è riportato il grafico, la molecola passata sopra, dovendo fare più strada, raggiunge il bordo di uscita dopo l'altra molecola.
Probabilmente, la molecola subisce un'accelerazione, ma non sufficiente a incontrare l'altra molecola. Quindi avremo SIA la depressione dovuta alla maggior velocità dell'aria, SIA un po' di ritardo.
Bernoulli salvo. E inoltre, quel lieve ritardo potrebbe spiegare la turbolenza elicoidale prodotta all'estremità dell'ala.
Per machewuoi
i flap modificano il profilo alare, partendo da un'ala che per il volo acrobatico ha intradosso ed estradosso molto simili, talvolta uguali.
Quindi si.

[mlipizer]

E allora dipende dall'incidenza (inclinazione) dell'ala?! Quello dei uguali tempi di percorrenza era un concetto che conoscevo ma che non mi tornava (ho studiato fisica)
Certo la forma dell'ala disegnata nel disegno è quella ottimale, ma una ala rettilinea funziona ugualmente se ha un angolo verso l'alto. Come quando si va in macchina con la mano fuori dal finestrino e si gira la mano verso su e verso giù. Oppure come le eliche delle girelle più semplici che non sono altro che palette dritte.

[einstein]

Citazione:mckewoy ha scritto:



cosa assicura la portanza ad un aereo in volo rovesciato?? solo dei piccoli flaps??

Di solito gli aerei acrobatici con buone prestazioni in volo rovesciato hanno profili simmetrici (camber=0), come detto anche da Piccola Rachele; comunque è possibile anche con profili 'normali', basta giocare sull'angolo di incidenza.
ciao

[einstein]

Citazione:mlipizer ha scritto:
Come quando si va in macchina con la mano fuori dal finestrino e si gira la mano verso su e verso giù.

In questo caso, meglio scomodare Newton.
ciao

[kermit]

Citazione:Messaggio di einstein
Non credo sia stato ancora affrontato questo argomento in maniera importante, forse solo sfiorato (almeno io non l'ho trovato).
Agli studenti di fisica e aerodinamica si insegna che gli aerei volano a causa del principio di Bernoulli, il quale afferma che quando la velocità dell'aria aumenta, la sua pressione diminuisce, per cui la portanza è dovuta al fatto che l'aria fluisce più velocemente sopra l'ala (dotata di una certa forma) che sotto, generandovi una zona di minor pressione.
Domanda: come si spiega il fatto che l'aria che passa sopra è più veloce (ed è più veloce), dopo che si è dimostrato che il principio degli 'uguali tempi di transito' non è vero?
Questo direi sia un punto da cui partire con una sana discussione, naturalmente per chi è interessato.
ciao

Non sarebbe proprio esatto quanto dici (in grassetto) in quanto il fenomeno della portanza in realtà viene spiegato prendendo come riferimento diverse leggi/principi fisici (leggi della dinamica, della quantità di moto, effetto Coanda, legge della conservazione della massa) tra cui anche il principio di Bernoulli e spesso tali leggi se non poste le giuste condizioni potrebbero risultare in contraddizione tra di loro.

In altre parole se vogliamo dare una spiegazione semplice e visiva ad una persona che non sappia nulla dell'argomento riesce molto bene spiegarlo con il Principio di Bernoulli, ma se vogliamo approfondire l'argomento le cose si fanno assai più complicate.

Inoltre si devono porre delle condizioni in quanto l'aria è un gas (o miscuglio di gas) e come sappiamo i gas sono comprimibili, viceversa ad esempio l'acqua (portanza di una superficie immersa, timone, chiglia ecc) è un liquido e come tale incomprimibile ed il comportamento è assai diverso se siamo in un regime subsonico (per l'aria al di sotto della velocità del suono), magari in supersonico si potrebbero trattare in maniera simile.

Una delle condizioni che s'impongono per spiegare il fenomeno con il principio di Bernoulli è quella della condizione di Kutta ossia che i filetti fluidi che passano sull'estradosso non mancano 'l'appuntamento' con quelli che passano nell'intradosso alla fine del profilo, ma questa è appunto una condizione non reale che serve per superare degli assurdi matematici altrimenti irrisolvibili....

Insomma bisogna decidere di cosa parlare l'argomento è vastissimo e come in altri campi della Fisica esistono contraddizioni a volte sconcertanti ma è....così

[N/A]

la risposta è una: differenza di forma tra i due lati!
nell'intradosso l'aria decelera per via dell'accumularsi delle particelle a causa della forma concava.
Viceversa sul lato esterno; se l'aria che scorre sulla parte esterna non accelerasse, si creerebbe un vuoto (il chè è contro natura). L'aria viene così risucchiata per colmare questo vuoto.

[danielef]

Sono d'accordo che i principio di Bernoulli e la sua applicazione alla portanza di un'ala non siano del tutto intuitivi ma vi propongo di mettervi in un sistema di riferimento nel quale, all'infinito, il fluido sia fermo e l'ala, ovviamente, si muova con la sua velocità rettilinea. Lontano dall'ala, prima che essa arrivi, le particelle di fluido sono immobili; lontano dall'ala, dopo che essa è passata, le particelle del fluido devono di nuovo essere immobili. Il principio degli 'uguali tempi di transito' può non valere localmente ma sicuramente vale in media entro un volume abbastanza grande tale che fuori dei suoi bordi il fluido sia in quiete; ciò per il mero principio di conservazione della massa se, all'interno del volume non esistono 'sorgenti o pozzi' di massa. Se ciò è chiaro - e potrebbe non esserlo, ammetto! - sicuramente esiste qualche 'particella di fluido' che passando sopra l'ala ha 'corso di più' di qualche altra particella di fluido che è passata sotto l'ala perché ha dovuto fare un percorso più lungo. Se 'ha corso di più' per il principio di Bernoulli ha creato da qualche parte una 'depressione' etc etc

A parte questa dimostrazione più intuitiva che matematica la maggior parte dei problemi o paradossi della fluidodinamica si riesce a capire meglio considerando che i fluidi sono fatti di tantissime molecole con massa (e quindi quantità di moto) che collidono elasticamente tra loro e contro le superfici. Le leggi che governano i fluidi allora diventano le leggi di base della fisica: conservazione della massa, conservazione della quantità di moto e conservazione dell'energia (anche solo potenziale e cinetica se non ci avventuriamo nella termodinamica e nell'attrito!). Nulla di più. Tenete presente, per esempio, che la pressione non è altro che la conseguenza degli urti isotropici di questa infinità di palline e la cosiddetta portanza a livello microscopico è data dal fatto che gli urti con l'ala asimmetrica in movimento fanno sì che le molecole vengano deviate e in media acquistino quantità di moto verso il basso; per conservazione della quantità di moto l'ala a sua volta deve acquisire quantità di moto verso l'alto.

Anche questo è un aiuto più intuitivo che altro. Se uno deve fare i calcoli è molto più pratico considerare il fluido come un ente continuo ed affidarsi alle sperimentate leggi di Bernoulli o della circuitazione senza troppe fisime di capire quali reconditi significati abbiano nella profonda realtà se non la conservazione di qualche grandezza macroscopica! Questo perché alla fine, gira e rigira dovreste per forza ritornare alla semplice ma, nello stesso tempo, complicatissima visione microscopica delle palline...

Daniele

[mckewoy]

Citazione:TestaCuore ha scritto:
la risposta è una: differenza di forma tra i due lati!
nell'intradosso l'aria decelera per via dell'accumularsi delle particelle a causa della forma concava.
Viceversa sul lato esterno; se l'aria che scorre sulla parte esterna non accelerasse, si creerebbe un vuoto (il chè è contro natura). L'aria viene così risucchiata per colmare questo vuoto.

nel disegno postato da einstein, la parte inferiore del profilo è rettilinea ed il flusso non rallenta e non si accumulano particelle.

è il profilo convesso della parte superiore che fa sì che il flusso acceleri grandemente creando depressione e portanza.

IMHO la cosa importante per noi è sapere perché il flusso accelera senza distaccarsi dalla superficie nonostante che l'angolo di attacco sia così stretto.

aggiungo.
guardando bene si vede come il flusso si comprima nella primissima parte dell'extradosso per poi accelerare superato l'ostacolo quasi per un effetto VENTURI


[:253]

[N/A]

Appunto...lo avevo scritto nel mio primo intervento ma poi l'ho modificato per non rovinare subito il gioco. Alla fine dipende tutto dall'angolo di attacco.

[einstein]

Citazione:mckewoy ha scritto:


nel disegno postato da einstein, la parte inferiore del profilo è rettilinea ed il flusso non rallenta e non si accumulano particelle.

è il profilo convesso della parte superiore che fa sì che il flusso acceleri grandemente creando depressione e portanza.

IMHO la cosa importante per noi è sapere perché il flusso accelera senza distaccarsi dalla superficie nonostante che l'angolo di attacco sia così stretto.

Se tu guardi bene, noterai invece che il flusso sotto l'ala viene decelerato ed è in ritardo rispetto al flusso asintotico (libero); qui si vede meglio:

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A causa del contributo della CIRCOLAZIONE alla velocità, gli indicatori di flusso sopra l'ala vengono accelerati (sempre relativamente alla velocità del flusso libero), mentre quelli al di sotto vengono rallentati.
Anche una tavola piana è in grado di accelerare il flusso:

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Per quanto concerne il flusso attaccato all'ala, c'è sempre Coanda.

Certamente la teoria circolatoria è un modo per spiegare l'aumento di velocità del flusso sopra l'ala, ma è il solo? [?][?]

[Gundam]

Citazione:Piccola Rachele ha scritto:
Dico la mia.
penso che sia vero tutto, ma fino a un certo punto. Tento di spiegarmi meglio: due molecole d'aria incontrano il bordo di attacco insieme. Una passa di sotto e una passa di sopra.
Secondo Bernoulli, queste molecole si reincontrano esattamente in corrispondenza del bordo di uscita, avendo quella passata di sopra percorso più strada.
Secondo l'esperimento di cui è riportato il grafico, la molecola passata sopra, dovendo fare più strada, raggiunge il bordo di uscita dopo l'altra molecola.
Probabilmente, la molecola subisce un'accelerazione, ma non sufficiente a incontrare l'altra molecola. Quindi avremo SIA la depressione dovuta alla maggior velocità dell'aria, SIA un po' di ritardo.
Bernoulli salvo. E inoltre, quel lieve ritardo potrebbe spiegare la turbolenza elicoidale prodotta all'estremità dell'ala.
Per machewuoi
i flap modificano il profilo alare, partendo da un'ala che per il volo acrobatico ha intradosso ed estradosso molto simili, talvolta uguali.
Quindi si.

I vortici di estremita sono causati dal differenziale di pressione tra i due lati. Questo é il motivo per il quale gli aerei montano le winglet

[ZK]

la fisica non e' un mito metropolitano, ha un suo linguaggio e una storia.

il principio di bernoulli dice che la pressione e' una forza divisa per una superficie, l' equazione.. e' un altra cosa..(gli spropositi referenziati :sadsmiley poi ci sarebbe il teorema.. ecc ecc. i bernoulli erano 5 o 6 tre generazioni, e ognuno di loro ha scoperto roba in tutti i campi della fisica e della matematica per piu di un secolo.

quello di kutta e' un teorema, gli altri da archimede passando per newton e bernoulli i.. solo principi..

e come faccio io a spiegarvi la grande differenza tra un teorema ed un principio?

eppure la comunita dei velisti guarda a kutta come a uno stregone... cita continuamente il venturi e non sa chi fosse torricelli.. mahh

la realta e' che tutti sfruttano le ricerche e le prove di abbot per fare i conti, il kutta per capire come funziona, il bernoulli per fare i conti teorici, l' abbot pr fare le vele, le chiglie, le ali.
perche la portanza da sola non significa nulla se non e' associata all' attrito che genera.

[mckewoy]

Citazione:einstein ha scritto:

Citazione:mckewoy ha scritto:


nel disegno postato da einstein, la parte inferiore del profilo è rettilinea ed il flusso non rallenta e non si accumulano particelle.

è il profilo convesso della parte superiore che fa sì che il flusso acceleri grandemente creando depressione e portanza.

IMHO la cosa importante per noi è sapere perché il flusso accelera senza distaccarsi dalla superficie nonostante che l'angolo di attacco sia così stretto.

Se tu guardi bene, noterai invece che il flusso sotto l'ala viene decelerato ed è in ritardo rispetto al flusso asintotico (libero); qui si vede meglio:

Questo contenuto non e' visualizzabile da te Ospite. Se vuoi vederlo, REGISTRATI QUI .

vedo che viene decelerato credo per un 'effetto parete' che è comune anche al flusso all'exradosso.
se prosegui la linea esterna delle sezioni blu ( rettilinea obliqua in basso e curva in alto ) raggiungi la linea nera.

credo

Certamente la teoria circolatoria è un modo per spiegare l'aumento di velocità del flusso sopra l'ala, ma è il solo?


altrimenti??

[ZK]

cito da albert


' dovrebbe essere ciò che rimane in testa di questa teoria...'

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[ZK]

Citazione:mckewoy ha scritto:

Citazione:einstein ha scritto:

Citazione:mckewoy ha scritto:


nel disegno postato da einstein, la parte inferiore del profilo è rettilinea ed il flusso non rallenta e non si accumulano particelle.

è il profilo convesso della parte superiore che fa sì che il flusso acceleri grandemente creando depressione e portanza.

IMHO la cosa importante per noi è sapere perché il flusso accelera senza distaccarsi dalla superficie nonostante che l'angolo di attacco sia così stretto.

Se tu guardi bene, noterai invece che il flusso sotto l'ala viene decelerato ed è in ritardo rispetto al flusso asintotico (libero); qui si vede meglio:

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vedo che viene decelerato credo per un 'effetto parete' che è comune anche al flusso all'exradosso.
se prosegui la linea esterna delle sezioni blu ( rettilinea obliqua in basso e curva in alto ) raggiungi la linea nera.

credo

Certamente la teoria circolatoria è un modo per spiegare l'aumento di velocità del flusso sopra l'ala, ma è il solo?


altrimenti??

altrimenti si puo sempre usare stokes..