la portanza

[neutrinomu]

Domanda da spiaggia: vedo due bambini giocare col frisbee e mi è tornata appunto in mente una domanda che mi sono sempre posto: perché un oggetto circolare sembra planare quando è messo in rotazione? La risposta che ho trovato su wikipedia non mi ha convinto del tutto. Secondo wiki l'aria verrebbe risucchiata al centro e spinta verso l'esterno dal moto rotatorio, dove scivolerebbe verso il basso a causa del bordo arrotondato. Ciò provocherebbe una sorta di "cuscino d'aria" a causa del principio di azione e reazione. La cosa però non mi convince completamente perché anche un disco con un bordo non arrotondato "vola" se lanciato a mo di frisbee (chi non ha mai lanciato un CD ) sebbene in maniera meno "efficiente". Chi mi sa dare una risposta? E... nessuno a mai pensato di usare questo effetto a livello teconlogico? (Tipo un elicottero con un disco anzichè le usuali pale: non so se funzionerebbe ma a naso mi sembrerebbe quanto meno molto più silenzioso...)

[1stAirbus]

Domanda da spiaggia: vedo due bambini giocare col frisbee e mi è tornata appunto in mente una domanda che mi sono sempre posto: perché un oggetto circolare sembra planare quando è messo in rotazione? La risposta che ho trovato su wikipedia non mi ha convinto del tutto. Secondo wiki l'aria verrebbe risucchiata al centro e spinta verso l'esterno dal moto rotatorio, dove scivolerebbe verso il basso a causa del bordo arrotondato. Ciò provocherebbe una sorta di "cuscino d'aria" a causa del principio di azione e reazione. La cosa però non mi convince completamente perché anche un disco con un bordo non arrotondato "vola" se lanciato a mo di frisbee (chi non ha mai lanciato un CD ) sebbene in maniera meno "efficiente". Chi mi sa dare una risposta? E... nessuno a mai pensato di usare questo effetto a livello teconlogico? (Tipo un elicottero con un disco anzichè le usuali pale: non so se funzionerebbe ma a naso mi sembrerebbe quanto meno molto più silenzioso...)

Veramente, io da profano sapevo che il freesbee volava perchè la curvatura del bordo superiore genera portanza in traslazione.
Ad ogni modo sono tanti i fattori che intervengono, l'inerzia, per esempio (prova a far volare un disco fatto con un foglio di carta e dimmi quanti centimetri riesci a fargli fare).
Leonardo aveva progettato il proprio elicottero con una specie di piano inclinato avvolto attorno all'asse (come le filettature delle viti)

[neutrinomu]

Veramente, io da profano sapevo che il freesbee volava perchè la curvatura del bordo superiore genera portanza in traslazione.
Ad ogni modo sono tanti i fattori che intervengono, l'inerzia, per esempio (prova a far volare un disco fatto con un foglio di carta e dimmi quanti centimetri riesci a fargli fare).
Leonardo aveva progettato il proprio elicottero con una specie di piano inclinato avvolto attorno all'asse (come le filettature delle viti)

Avevo pensato anche io a questo ma se lanci un frisbee senza farlo ruotare (per esempio con due mani) non ha quel movimento fluido che ha lo stesso se ruotasse, diventa instabile e casca quasi subito... quindi la rotazione deve avere un ruolo.

[tristar]

quindi la rotazione deve avere un ruolo.

sicuramente la rotazione contribuisce fortemente a stabilizzarlo per effeto della stabilità giroscopica, che è forse anche preponderante rispetto agli effetti aerodinamici, che tenderebbero a farlo ruotare.

ciao

[neutrinomu]

quindi la rotazione deve avere un ruolo.

sicuramente la rotazione contribuisce fortemente a stabilizzarlo per effeto della stabilità giroscopica, che è forse anche preponderante rispetto agli effetti aerodinamici, che tenderebbero a farlo ruotare.

ciao

Hai ragione, non avevo pensato all'effetto giroscopico che stabilizza il disco. Cio fa in modo, penso, che questo mantenga il suo assetto orizzontale e per esempio non si "impenni" troppo e quindi tenda a "stallare". (probabilmente lo stesso vale per un disco piatto, anche se in quel caso non c'è portanza e il disco semplicemente plana come farebbe un aeroplanino di carta). In effetti forse questo è davvero l'unico effetto, infatti se uno fa ruotare il disco sulla punta di un dito questo rimane stabile ma non "decolla".

[filtro]

A me sembra invece assolutamente controintuitivo che due particelle d'aria che fanno due strade separate debbano ricongiungersi!

non ha detto che si ricongiungono ma il contrario.

credo che appunto vihai abbia confermato quello che dice filtro sul fatto che, ad intuzione, le particelle NON dovrebbero ricongiungersi.

Si "illuppa" il discorso

Il discorso non si illuppa ...il tono era ironico: volevo dire che NON É AFFATTO INTUITIVO CHE NON SI INCONTRINO, ci hanno sbattuto la testa altri prima di noi, altri decisamente molto intelligenti

..il come sta proprio in questa benedetta vorticità, infatti un profilo simmetrico ad incidenza anche minima con vorticità totale (somma di quella sopra con quella sotto) nulla stalla.

forse è più corretto parlare di circolazione, è quella che conta, la vorticità è locale. Poi, se integri la circolazione in un intorno sufficientemente vasto dell'ala, questa è sempre nulla (teorema di kelvin), infatti la portanza interessa solo il profilo alare, mentre l'aria che sta dietro subisce una spinta verso il basso (vedi accenno al terzo principio di newton agli inizi del thread). Quando la circolazione nell'immediato intorno dell'ala è nulla, il profilo non genera portanza, ma non è necessariamente in stallo (un aereo fermo in hangar non è stallato).

ciao

Nei libri che ho avuto modo di leggere (o scorrere) e soprattutto durante il corso di fluidodinamica viene sempre chiamata vorticità totale, comunque è la stessa cosa solo che io intendo l'integrale in un intorno circoscritto all'ala...il teo di kelvin è ovviamente valido (infatti precedentemente ho scritto dell'esempio classico del cilindro che gira in un fluido - vorticità cilindro = vorticità fluido ), con il problema che è poco utile a spiegare la portanza (a studiarla si).
Infatti prendendo ad esempio un aereo partito da Londra e in arrivo a New York e volendo ritrovare la vorticità totale, circolazione, nulla, in accordo con Kelvin, si deve prendere un intorno che comprenda l'aereo (a NY) e il punto di partenza (Londra) anzi, il vortice di partenza nel frattempo ha avuto modo di diffondersi e quindi l'area da considerare va estesa all'intera Gran Bretagna (in realtà il tragitto non aggiunge nulla al bilancio: bastano l'aereo e la GB).
Così preciso quello che ho scritto prima. La superficie stalla al minimo AOA se non le è concesso di lasciarsi dietro un vortice, detto vortice di partenza (la cui esistenza è stada dimostrata da Prandlt).
Quanto detto lo trovo fighissimo!

[tristar]

ok, allora c'era solo un'incongruenza in termini (nel senso che con il termine vorticità per come l'ho studiato io si intende puntualmente, mentre l'integrale sullo spazio lo chiamavamo circuitazione per non fare confusione).

ciao!

[vihai]

Il discorso non si illuppa ...il tono era ironico: volevo dire che NON É AFFATTO INTUITIVO CHE NON SI INCONTRINO, ci hanno sbattuto la testa altri prima di noi, altri decisamente molto intelligenti

Quindi dici che è intuitivo che debbano ricongiungersi?

E per quale magica proprietà? Sono particelle entangled?

Così preciso quello che ho scritto prima. La superficie stalla al minimo AOA se non le è concesso di lasciarsi dietro un vortice

In che modo non le concederesti di lasciare dietro un vortice?

[filtro]

Il discorso non si illuppa ...il tono era ironico: volevo dire che NON É AFFATTO INTUITIVO CHE NON SI INCONTRINO, ci hanno sbattuto la testa altri prima di noi, altri decisamente molto intelligenti

Quindi dici che è intuitivo che debbano ricongiungersi?

E per quale magica proprietà? Sono particelle entangled?

No, non lo dico, infatti non si ricongiungono. Ma non è intuitivo il fatto che non si ricongiungano (il discorso può sembrare intricato ma nn c'è nessuna contraddizione).

Così preciso quello che ho scritto prima. La superficie stalla al minimo AOA se non le è concesso di lasciarsi dietro un vortice

In che modo non le concederesti di lasciare dietro un vortice?

Mi sembra abbia poca importanza, comunque è sufficiente arrotondare il bordo di uscita.

[vihai]

No, non lo dico, infatti non si ricongiungono. Ma non è intuitivo il fatto che non si ricongiungano (il discorso può sembrare intricato ma nn c'è nessuna contraddizione).

Qui vedo dei problemi di lingua e comprensione

Abbiamo capito che non si ricongiungono, non lo devi ribadire
La questione è: questo comportamento è intuitivo?
Io dico di sì, perché per ricongiungersi dovrei ipotizzare l'esistenza di una qualche magica proprietà che le unisce. E allora sarebbe un solido...

Tu invece dici che è intuitivo che si ricongiungano, ti chiedo perché?

Mi sembra abbia poca importanza, comunque è sufficiente arrotondare il bordo di uscita.

Se arrotondo il bordo di uscita il profilo continua a produrre portanza, magari in modo meno efficace e con più resistenza, ma non vedo nulla di catastrofico.

In fondo un frisbee ha bordo di uscita arrotondato ma vola molto bene.

[filtro]

Tu invece dici che è intuitivo che si ricongiungano, ti chiedo perché?

quando mai l'ho detto? ..sui problemi di comprensione sono daccordo

Per quanto riguarda l'ala che genera portanza con bu arrotondato non ne ho sentito parlare, mentre la condizione di kutta vuole proprio che il profilo abbia bu a spigolo vivo (ovviamente in termini matematici) e questo proprio perchè l'eccesso di vorticità presente sul dorso alare non se ne vada dispersa nel flusso, facendo perdere portanza alla superficie.
Il frisbee è un'altra cosa, ma comunque pure lui vola per un eccesso di vorticità tra ventre e dorso. Il suo bordo di uscita, inteso come la zona dove la vorticità oraria incontra quella antioraria, non è ben definito geometricamente (cosa che gli restituisce una scarsa efficienza aer.), ma direi che si trova nella striscia al di sopra del suo bordo.

[vihai]

quando mai l'ho detto? ..sui problemi di comprensione sono daccordo

"Ma non è intuitivo il fatto che non si ricongiungano"

Quella frase significa "è intuitivo che si ricongiungano", basta togliere la doppia negazione

Per quanto riguarda l'ala che genera portanza con bu arrotondato non ne ho sentito parlare, mentre la condizione di kutta vuole proprio che il profilo abbia bu a spigolo vivo (ovviamente in termini matematici) e questo proprio perchè l'eccesso di vorticità presente sul dorso alare non se ne vada dispersa nel flusso, facendo perdere portanza alla superficie.

Okay, ma il mio discorso era qualitativo, la perdita di portanza non è così mostruosa come sembrava apparire dalle tue parole.

[Valerio Ricciardi]

Per quanto riguarda l'ala che genera portanza con bu arrotondato non ne ho sentito parlare, mentre la condizione di kutta vuole proprio che il profilo abbia bu a spigolo vivo (ovviamente in termini matematici) e questo proprio perchè l'eccesso di vorticità presente sul dorso alare non se ne vada dispersa nel flusso, facendo perdere portanza alla superficie.
Il frisbee è un'altra cosa, ma comunque pure lui vola per un eccesso di vorticità tra ventre e dorso. Il suo bordo di uscita, inteso come la zona dove la vorticità oraria incontra quella antioraria, non è ben definito geometricamente (cosa che gli restituisce una scarsa efficienza aer.), ma direi che si trova nella striscia al di sopra del suo bordo.

1) Un frisbee IMHO ha il bordo di uscita arrotondato sia perché nell'iniezione della plastica in uno stampo è più facile ottenerlo, sia perché un bordo di uscita arrotondato non rischia di far male alle mani di chi giocandoci deve "riceverlo" in rapida rotazione e magari con una più che discreta velocità orizzontale.
2) Non credo che la sua forma sia stata oggetto di complesse messe a punto nella galleria del vento, casomai di un affinamento per gradi successivi basato sull'esperienza di chi lo provava, come gli alianti di Lielenthal, ma sempre condizionato dal punto 1).
3) la rotazione serve al 90% a garantire la stabilità cercando di ottenere un grande momento della quantità di moto durante il "volo", in modo da scongiurare la facilità a vistose repentine variazioni dell'angolo di incidenza rispetto al vettore velocità, che lo destabilizzerebbero irrimediabilmente. Io da ragazzino tanto più riuscivo a dare "effetto" di polso al classico sassetto piatto lanciato sulla superficie del lago/mare abbastanza calmo, tanti più rimbalzi riuscivo a ottenere. Una volta sono arrivato a 9, riuscendo a lanciare quasi in orizzontale, con grande velocità di rotazione e col sasso che manteneva un assetto lievemente, ma non più di lievemente, "cabrato".

In "007 Missione Goldfinger" il massiccio e fortissimo Odjob - nella vita ex olimpionico coreano di sollevamento pesi, mi pare - riesce a sfruttare la pericolosissima lama metallica inserita nella tesa della sua bombetta lanciando la medesima con abile gioco di polso che le imprime una elevata velocità di rotazione secondo l'asse ovviamente z (il cui mantenimento malgrado lo scadente Cx e l'elevato attrito superficiale con l'aria causato dal feltro di pelo di coniglio è facilitato dalla presenza della relativamente pesante lama nella tesa, cioè nella posizione più periferica possibile, il che a parità di massa rende massimo il momento della quantità di moto). Senza la rotazione, col cavolo che poteva impensierire il nostro attentissimo James, il cappello se ne sarebbe rotolato innocuo per i fatti suoi dopo due metri.

4) Un frisbee non è una aerodina soggetta a certificazione FAA, trattatelo per ciò che umilmente/ludicamente è.

Thread interessantissimo (son sempre affascinato dalla spiegazione teorica di ciò che vedo, perché dopo questa lo "vedo" meglio, anche dentro di me.) Grazie a tutti.

[vihai]

1) Un frisbee IMHO ha il bordo di uscita arrotondato sia perché nell'iniezione della plastica in uno stampo è più facile ottenerlo, sia perché un bordo di uscita arrotondato non rischia di far male alle mani di chi giocandoci deve "riceverlo" in rapida rotazione e magari con una più che discreta velocità orizzontale.

Io credo che il problema sia che, per ovvi motivi, il bordo di uscita è uguale al bordo di attacco. E fare un bordo di attacco con profilo spigoloso sia più deleterio di averne uno di uscita arrotondato.

[Valerio Ricciardi]

1) Un frisbee IMHO ha il bordo di uscita arrotondato sia perché nell'iniezione della plastica in uno stampo è più facile ottenerlo, sia perché un bordo di uscita arrotondato non rischia di far male alle mani di chi giocandoci deve "riceverlo" in rapida rotazione e magari con una più che discreta velocità orizzontale.

Io credo che il problema sia che, per ovvi motivi, il bordo di uscita è uguale al bordo di attacco. E fare un bordo di attacco con profilo spigoloso sia più deleterio di averne uno di uscita arrotondato.

Vero pure questo!

[filtro]

quando mai l'ho detto? ..sui problemi di comprensione sono daccordo

"Ma non è intuitivo il fatto che non si ricongiungano"

Quella frase significa "è intuitivo che si ricongiungano", basta togliere la doppia negazione

No, assolutamente, questa incomprensione dimostra come la logica non sia una materia da prendere sottogamba.

Per quanto riguarda l'ala che genera portanza con bu arrotondato non ne ho sentito parlare, mentre la condizione di kutta vuole proprio che il profilo abbia bu a spigolo vivo (ovviamente in termini matematici) e questo proprio perchè l'eccesso di vorticità presente sul dorso alare non se ne vada dispersa nel flusso, facendo perdere portanza alla superficie.

Okay, ma il mio discorso era qualitativo, la perdita di portanza non è così mostruosa come sembrava apparire dalle tue parole.

Sono daccordo, ma ciò solo perchè nella realtà si instaurano altri meccanismi molto complessi, che ne so, x esempio creazione e distacco di vortici ad alta frequenza, o altre diavolerie, che il modello fisico di cui parlo non rappresenta; ma rappresenta bene la generazione di portanza di un profilo aerodinamico (affusolato e con bordo di uscita a spigolo).

[vihai]

No, assolutamente, questa incomprensione dimostra come la logica non sia una materia da prendere sottogamba.

No no, ho ben presente come funzionano le implicazioni semplici, ma in questo caso è implicito che uno dei due comportamenti dev'essere quello intuitivo, sono mutualmente esclusivi, se neghi che sia il ricongiungimento, dev'essere il "non ricongiungimento".

Ciao,

[filtro]

la tiriamo per le lunghe ora, però ripeto che l'asserire "non è intuitivo che le particelle non si ricongiungano" non vuol dire che sia intuitivo che si ricongiungano! non è il caso "delle due l'una" e non mi pare necessario lo studio di Aristotele per comprenderlo. La frase ha vita a se stante e non può essere scomposta e ricomposta in base al numero di non, in parole povere non è differente dalla frase "sono belle le stelle che brillano nella notte". Archivio l'incomprensione come uno dei danni collaterali del ragionamento cartesiano!

[filtro]

Già, dimenticavo,non sono daccordo con:

è implicito che uno dei due comportamenti dev'essere quello intuitivo, sono mutualmente esclusivi

Io dico: come si vede dall'analisi del flusso intorno ad un'ala che genera portanza le particelle sul dorso arrivano prima di quelle sul ventre e penso "questo non è intuitivo" ... senza che però debba pormi il problema se sarebbe intuitivo (visto che nella realtà non è così) il fatto che si ricongiungano...in altre parole non sono mutuamente esclusivi dal momento che si parla di "intuibilità".

[1stAirbus]

Filtro, tu che te ne intendi parecchio, mi sapresti dire, per favore, se in condizioni di flutter la portanza continua a mantenersi efficace?
Grazie.

[filtro]

1 stAirbus magari me ne intendessi... quel che so è poco di più di quel che ho scritto su questo topic e per quanto riguarda il flutter, da un punto di vista aerodinamico, credo di saperne quanto te (mentre delle implicazioni tecniche ne saprai più di me), comunque da quel che so il flutter non compromette tanto la portanza, che + o meno rimane efficace, quanto l'integrità strutturale e la capacità di controllo del velivolo (bella scoperta appunto)..in ogni caso mi informerò meglio, ad esempio potrebbe esserci un'analogia con la scia di Von Karman (fenomeno vibratorio di un corpo cilindrico in movimento dentro un fluido), vedremo..

A vihai volevo dire che, da un punto prettamente logico, credo abbia ragione riguardo alla stroria delle particelle e che io, sebbene avessi le mie ragioni, l'ho buttata di fori (come si dice in toscana), ho esagerato insomma. Infatti penso che per un "profano" sia più intuitivo che le particelle si incontrino (una dim. empirica è data dal numero di persone che credono alla storia del percorso + lungo, o no?), però c'è stata un incomprensione: se scrivo che "non è intuitivo che le part. si incontrino" è x sottolineare che non deve essere dato per scontato, che dovrebbe destare sorpresa, al limite. Mi è parso che lo si prendesse come postulato mentre se le particelle sul dorso alare vanno più veloci è grazie a sta benedetta differenza di vorticità tra ventre e dorso. Per quanto ne so io, s'intende.

Ciao a tutti

[1stAirbus]

1 stAirbus magari me ne intendessi... quel che so è poco di più di quel che ho scritto su questo topic e per quanto riguarda il flutter, da un punto di vista aerodinamico, credo di saperne quanto te (mentre delle implicazioni tecniche ne saprai più di me)

Eh, magari
Comunque grazie lo stesso.

[Apollo0117]

In realtà credo che se l'aereo sta su sia merito sia della portanza sia del principio di azione e reazione. La portanza dipende tra le altre cose dalla velocità di crociera (che subendo un incremento quadratico non è certo un fattore trascurabile). Ai fini della sostentazione aerodinamica è necessaria sia una velocità relativa dell'aria verso il basso (W) sia una velocità relativa dell'aria in direzione parallela al moto dell'aereo (V). Il prodotto VxW deve mantenersi costante. In parole povere se un aereo vola a velocità basse deve imprimere grandi velocità verso il basso all'aria, ad alte velocità W invece dovrà essere molto più ridotto. Ti invito comunque a verificare quanto dico, anche se spero di non aver fatto errori...

[vihai]

In realtà credo che se l'aereo sta su sia merito sia della portanza sia del principio di azione e reazione. La portanza dipende tra le altre cose dalla velocità di crociera (che subendo un incremento quadratico non è certo un fattore trascurabile). Ai fini della sostentazione aerodinamica è necessaria sia una velocità relativa dell'aria verso il basso (W) sia una velocità relativa dell'aria in direzione parallela al moto dell'aereo (V). Il prodotto VxW deve mantenersi costante. In parole povere se un aereo vola a velocità basse deve imprimere grandi velocità verso il basso all'aria, ad alte velocità W invece dovrà essere molto più ridotto. Ti invito comunque a verificare quanto dico, anche se spero di non aver fatto errori...

È assolutamente giusto.

L'aereo accelera verso il basso una massa d'aria che per reazione lo mantiene su.

Se è lento dovrà accelerare molto una massa piccola, se è veloce accelererà poco una massa grossa, ma siccome l'energia cinetica cresce con il quadrato della velocità ecco perché (in prima approssimazione) la resistenza indotta aumenta al diminure della velocità.

Ma non si tratta di un modo "più giusto" di vedere il fenomeno, solo uno diverso.

Ciao,

[tito]

In realtà credo che se l'aereo sta su sia merito sia della portanza sia del principio di azione e reazione. La portanza dipende tra le altre cose dalla velocità di crociera (che subendo un incremento quadratico non è certo un fattore trascurabile). Ai fini della sostentazione aerodinamica è necessaria sia una velocità relativa dell'aria verso il basso (W) sia una velocità relativa dell'aria in direzione parallela al moto dell'aereo (V). Il prodotto VxW deve mantenersi costante. In parole povere se un aereo vola a velocità basse deve imprimere grandi velocità verso il basso all'aria, ad alte velocità W invece dovrà essere molto più ridotto. Ti invito comunque a verificare quanto dico, anche se spero di non aver fatto errori...

non c'ho capito nulla: perché il prodotto VxW deve essere costante? che grandezza è?

un piccolo appunto sul terzo principio della dinamica: non facciamogli dire cose che non dice. Se posso dare un mio modestissimo parere, consiglierei di non nominarlo del tutto. Il 3° principio è molto generale e si applica ad ogni forza, anche alla forza che applico per sposare una sedia a casa mia: è tanto generale che usarlo per spiegare un fenomeno significa solo dire che c'è una forza in gioco, ma questo, credo, sia scontato.

[Apollo0117]

In realtà credo che se l'aereo sta su sia merito sia della portanza sia del principio di azione e reazione. La portanza dipende tra le altre cose dalla velocità di crociera (che subendo un incremento quadratico non è certo un fattore trascurabile). Ai fini della sostentazione aerodinamica è necessaria sia una velocità relativa dell'aria verso il basso (W) sia una velocità relativa dell'aria in direzione parallela al moto dell'aereo (V). Il prodotto VxW deve mantenersi costante. In parole povere se un aereo vola a velocità basse deve imprimere grandi velocità verso il basso all'aria, ad alte velocità W invece dovrà essere molto più ridotto. Ti invito comunque a verificare quanto dico, anche se spero di non aver fatto errori...

non c'ho capito nulla: perché il prodotto VxW deve essere costante? che grandezza è?

un piccolo appunto sul terzo principio della dinamica: non facciamogli dire cose che non dice. Se posso dare un mio modestissimo parere, consiglierei di non nominarlo del tutto. Il 3° principio è molto generale e si applica ad ogni forza, anche alla forza che applico per sposare una sedia a casa mia: è tanto generale che usarlo per spiegare un fenomeno significa solo dire che c'è una forza in gioco, ma questo, credo, sia scontato.

Ti rimando alla risposta immediatamente precedente alla tua...mi pare ci sia già tutto spiegato...