Aerodinamica spiegata ai bambini
Aerodinamica per la scuola media
All'aperto, incoraggiate i bambini a rallentare e a osservare il cielo. Cercate le nuvole, gli uccelli e gli aerei. Notate la velocità e la direzione del vento. Tracciate le scie. Invitate i bambini a muovere il corpo come se fosse un aereo immaginario. Queste possono essere fonti di ispirazione per i giovani aviatori.
Gli inventori delle prime macchine volanti si sono spesso ispirati alla natura. "L'invenzione dell'aeroplano moderno... dipendeva dall'analisi scientifica dell'anatomia delle ali degli uccelli e dall'invenzione del motore a combustione interna". (Bellis 2015 Gliders) Sia Leonardo da Vinci che i fratelli Wright speravano di replicare il volo di animali alati come pipistrelli e uccelli. (Leonardo da Vinci Invenzioni 2008; Bellis 2015 Fratelli Wright)
Gli aeroplani di carta piegati sono "alianti", cioè velivoli senza fonte di energia. Costruire e giocare con gli aeroplani di carta può portare a discussioni sull'aerodinamica (le forze che influenzano il volo dell'aereo): spinta, portanza, resistenza e gravità/peso. I bambini più grandi possono anche imparare i movimenti dell'aereo come il rollio, l'imbardata e il beccheggio. "La cosa più sorprendente di un aeroplano di carta è che tutto ciò che serve per costruirlo è un foglio di carta, niente di più. Non servono forbici, colla, nastro adesivo o graffette. Qualche piega, un paio di aggiustamenti e avrete un superbo aereo di carta. Le proprietà della carta danno all'aeroplano tutti gli attributi di cui ha bisogno". (Doherty n.d.)
Che cos'è l'aerodinamica nelle automobili?
Lo studio di come gli oggetti si muovono nell'aria si chiama "aerodinamica". Gli ingegneri pensano all'aerodinamica quando progettano oggetti che si muovono velocemente nell'aria, comprese le auto da corsa!
Quali sono i 4 principi dell'aerodinamica?
Forze che agiscono sull'aeromobile
In questo capitolo viene illustrata l'aerodinamica del volo: il design, il peso, i fattori di carico e la gravità influenzano l'aeromobile durante le manovre di volo. Le quattro forze che agiscono su un aereo in volo rettilineo e non accelerato sono la spinta, la resistenza, la portanza e il peso.
Che cos'è l'aerodinamica
Quando un aeroplano vola dritto e livellato a velocità costante, la portanza che produce bilancia il suo peso e la spinta che produce bilancia la sua resistenza. Tuttavia, questo equilibrio di forze cambia quando l'aereo sale e scende, accelera e rallenta e gira.
Un aereo in volo è sempre nel mezzo di un braccio di ferro con le quattro forze. Affinché un aereo possa decollare, la spinta deve essere maggiore della resistenza aerodinamica e la portanza deve essere maggiore del peso. Per mantenere il volo livellato, la portanza deve essere uguale al peso e la spinta deve essere uguale alla resistenza. Per l'atterraggio, la spinta deve essere inferiore alla resistenza e la portanza deve essere inferiore al peso.
Aerodinamica for dummies
Pensate a un aereo minuscolo, come il Cessna 172, monomotore e a quattro posti. Pesa poco più di una tonnellata (è un 600esimo delle dimensioni dell'A-380!). Quando vola a 220 km/h, le sue ali spingono verso il suolo circa cinque tonnellate di aria al secondo. L'A-380 dovrebbe spingere verso il basso molta più aria di questa per rimanere in cielo!
Ma come funziona? Immaginate di essere in una piscina e di muovere una racchetta da ping pong orizzontalmente nell'acqua. Ora, se mentre la muovete inclinate un po' la racchetta verso l'alto nella parte anteriore, la racchetta cerca di salire verso la superficie. Questo è lo stesso effetto che l'aria ha sull'ala di un aereo.
Sui grandi jet passeggeri (come quelli su cui avete viaggiato in vacanza), le ali sono unite al corpo lungo dell'aereo con un angolo di circa 5-10 gradi, inclinandosi verso l'alto nella parte anteriore. Proprio come la pagaia, questo fa sì che l'aereo si alzi (e rimanga) in alto nel cielo!
Gli altri tre elementi necessari al volo di un aereo sono il peso, la spinta e la resistenza aerodinamica. L'aereo rimane bilanciato in volo grazie alla distribuzione del peso: non si vuole che l'aereo pesi sul naso o sulla coda!
Aerodinamica per bambini in età prescolare
L'aerodinamica è la branca della fisica che si occupa della dinamica dell'aria quando interagisce con oggetti solidi, come le ali degli aerei. Tutto ciò che vola, come aerei, elicotteri e uccelli, utilizza i principi dell'aerodinamica per muoversi nell'aria.
Gli aeroplani e gli elicotteri sono stati progettati e creati dall'uomo, mentre gli uccelli (e altri animali volanti come pipistrelli e insetti) devono la loro capacità di volare all'evoluzione. Ma entrambi sono affascinanti di per sé.
Gli aeroplani sono in grado di volare grazie a due effetti chiave. Il primo effetto è la "spinta" data dai motori dell'aereo che lo fanno volare. Il secondo effetto è il movimento dell'aria sulle ali dell'aereo che crea la forza di sollevamento necessaria per mantenere l'aereo in aria. In parole povere, le ali di un aereo generano la forza di sollevamento e il motore crea la spinta per spingere l'aereo nell'aria.
Nel caso degli uccelli e di altri animali volanti, il movimento delle ali crea sia la portanza che la spinta. Se le ali di un aeroplano potessero sbattere, avrebbero anche la funzione di spingere l'aeroplano nell'aria, mantenendo la portanza, e non sarebbe necessario un motore. Ma sarebbe molto difficile progettare e costruire un aereo con le ali che sbattono. Sarebbe una sfida ingegneristica estrema, ed è per questo che gli aeroplani sono progettati per tenere separate le fonti di portanza (le ali) e di spinta (il motore).