Portanza
Ciao 
chiedo un aiuto sulla comprensione del fenomento detto "portanza".
Per spiegarlo si sfrutta Bernoulli, in particolare si scrive che $p1+1/2rho(v+Deltav)^2=p2+1/2rho(v+Deltav)^2$ (con 1 e 2 i punti sopra e sotto il profilo alare), tuttavia non capisco in base a cosa scriviamo questa uguaglianza.
Infatti Bernoulli afferma che "in fluido ideale in regime stazionario lasomma dei termini sopra scritti di pressioni e densità di energie è costante lungo un tubo di flusso".
Ecco il dubbio:
Il tubo di flusso è costituito da tutte le linee di corrente che passano per una certa sezione, quindi:
- se io prendo il punto 1 sopra l'ala e decido una arbitraria sezione ho un tubo di flusso che si estenderà prima e dopo l'ala e avrò costante il valore $p1+1/2rhov_1^2$ (ovviamente v1 varierà prima e dopo l'ala perché la sezione nei pressi dell'ala si stringe e le linee di flusso si addensano).
- prendo sotto l'ala la stessa sezione e lungo tale tubo di flusso avrò costanza dei termini $p1+1/2rhov_2^2$ primae dopo il passaggio sotto l'ala.
Tuttavia sono due tubi di flusso differenti, ma chi mi dice che $p1+1/2rhov_1^2=p2+1/2rhov_2^2$ ? In realtà nessuno perché sto comparando due tubi di flusso diversi quindi non èassicurata l'uguaglianza: potrebbe ad esempio benissimo essere che già prima dell'incontro con l'ala iltubo di flusso 2 avesse una velocità maggiore del tubo 1. E' come se considerasse a priori la velocità pre-ala identica peri due tubi di flusso, ma perché?
Quindi perché posso scirvere quella uguaglianza?
Spero in un aiuto
chiedo un aiuto sulla comprensione del fenomento detto "portanza".Per spiegarlo si sfrutta Bernoulli, in particolare si scrive che $p1+1/2rho(v+Deltav)^2=p2+1/2rho(v+Deltav)^2$ (con 1 e 2 i punti sopra e sotto il profilo alare), tuttavia non capisco in base a cosa scriviamo questa uguaglianza.
Infatti Bernoulli afferma che "in fluido ideale in regime stazionario lasomma dei termini sopra scritti di pressioni e densità di energie è costante lungo un tubo di flusso".
Ecco il dubbio:
Il tubo di flusso è costituito da tutte le linee di corrente che passano per una certa sezione, quindi:
- se io prendo il punto 1 sopra l'ala e decido una arbitraria sezione ho un tubo di flusso che si estenderà prima e dopo l'ala e avrò costante il valore $p1+1/2rhov_1^2$ (ovviamente v1 varierà prima e dopo l'ala perché la sezione nei pressi dell'ala si stringe e le linee di flusso si addensano).
- prendo sotto l'ala la stessa sezione e lungo tale tubo di flusso avrò costanza dei termini $p1+1/2rhov_2^2$ primae dopo il passaggio sotto l'ala.
Tuttavia sono due tubi di flusso differenti, ma chi mi dice che $p1+1/2rhov_1^2=p2+1/2rhov_2^2$ ? In realtà nessuno perché sto comparando due tubi di flusso diversi quindi non èassicurata l'uguaglianza: potrebbe ad esempio benissimo essere che già prima dell'incontro con l'ala iltubo di flusso 2 avesse una velocità maggiore del tubo 1. E' come se considerasse a priori la velocità pre-ala identica peri due tubi di flusso, ma perché?
Quindi perché posso scirvere quella uguaglianza?
Spero in un aiuto
Risposte
Se ne è parlato tanto in questo forum e mi è capitato varie volte di dire che la spiegazione della portanza alare è uno dei concetti peggio spiegati nei libri di fisica, specialmente delle medie superiori....
La portanza si ha "semplicemente" perché l'ala spinge l'aria verso il basso e permette all'aereo di stare su. Il perché questo avviene è un po' complesso da spiegare, dipende dal comportamento dei fluidi.
Vedi anche qui.
La portanza si ha "semplicemente" perché l'ala spinge l'aria verso il basso e permette all'aereo di stare su. Il perché questo avviene è un po' complesso da spiegare, dipende dal comportamento dei fluidi.
Vedi anche qui.
Ti ringrazio per la risposta, la cosa strana è che non solo nei libri delle medie superiori perché anche nel corso di fisica 1 che sto seguendo è stata speigata così e anche sul libro.
Indagando siccome trovavo un dubbio sulla interpretazione sono finito su wikipedia e ho letto nella pagina discussione il dibattito a riguardo e ho altresì letto varie discussioni sul form (qui).
Mi chiedo però perché anche un libro universitario prenda una cantonata del genere
Inoltre vorrei chiederti: ma è del tutto sbagliato Bernoulli? Perché qualcosa dovrò pur dire all'esame a riguardo e mi piacerebbe capire se con certe semplificazioni da fisica 1 possa risultare una interpretazione valida in una idealità del fenomeno.
Insomma, voglio dire, se ipotizzando che effettivamente la velocità sopra e sotto nelle ali non è dovuta al doversi ricongingere delle molecole, e idealizzando il fenomeno prescindendo dalla realtà degli aerei posso affermare che in una idealità con flusso laminare, fluido ideale ecc, effettivamente una forma del genere permette un cambio di velocità.
In una semplificazione e snaturazione del processo reale a uno ideale parrebbe funzionare, infatti come dicevo immaginando due tubi di flusso così costruiti:
e il cambiare della sezione implicaun addensamento delle linee di flusso o una rarefazione sotto. Tu che ne pensi?
Ti ringrazio molto per la risposta.
Indagando siccome trovavo un dubbio sulla interpretazione sono finito su wikipedia e ho letto nella pagina discussione il dibattito a riguardo e ho altresì letto varie discussioni sul form (qui).
Mi chiedo però perché anche un libro universitario prenda una cantonata del genere
Inoltre vorrei chiederti: ma è del tutto sbagliato Bernoulli? Perché qualcosa dovrò pur dire all'esame a riguardo e mi piacerebbe capire se con certe semplificazioni da fisica 1 possa risultare una interpretazione valida in una idealità del fenomeno.
Insomma, voglio dire, se ipotizzando che effettivamente la velocità sopra e sotto nelle ali non è dovuta al doversi ricongingere delle molecole, e idealizzando il fenomeno prescindendo dalla realtà degli aerei posso affermare che in una idealità con flusso laminare, fluido ideale ecc, effettivamente una forma del genere permette un cambio di velocità.
In una semplificazione e snaturazione del processo reale a uno ideale parrebbe funzionare, infatti come dicevo immaginando due tubi di flusso così costruiti:
Il tubo di flusso è costituito da tutte le linee di corrente che passano per una certa sezione, quindi:
- se io prendo il punto 1 sopra l'ala e decido una arbitraria sezione ho un tubo di flusso che si estenderà prima e dopo l'ala e avrò costante il valore $p1+1/2rhov_1^2$ (ovviamente v1 varierà prima e dopo l'ala perché la sezione nei pressi dell'ala si stringe e le linee di flusso si addensano).
- prendo sotto l'ala la stessa sezione e lungo tale tubo di flusso avrò costanza dei termini $p1+1/2rhov_2^2$ primae dopo il passaggio sotto l'ala.
e il cambiare della sezione implicaun addensamento delle linee di flusso o una rarefazione sotto. Tu che ne pensi?
Ti ringrazio molto per la risposta.
Solo per dire che, sulle Scienze del mese di aprile 2020, a pagina 66, è presente un articolo molto interessante dal titolo "L'enigma della portanza".
Ti ringrazio vedrò di reperirlo:)
Però ripeto, lungi da me credere sia il vero motivo del volo dell'aereo e voler fare volare un aereo così
, io vorrei solo idealizzare un caso come spesso si fa in fisica 1 e ammettere sotto ipotesi restrittive che effettivamente vi siano una velocità maggiore e minore soprae sotto quell'oggetto (non chiamiamolo ala, perché è talmente snaturato da non esserlo nemmeno più). Insomma: mi viene dato un oggetto con quel flusso e quella caratteristica di differente velocità, il fenomeno per cui accade non lo so ma so che posso applicare bernoulli sotto tali ipotesi, il punto in cui però trovo un problema è quello detto in apertura.. considero due tubi di flusso uno sopraeuno sotto, ho diverse velocità pre e post ala. Ma perché posso confrontare i due tubi di flusso?
Però ripeto, lungi da me credere sia il vero motivo del volo dell'aereo e voler fare volare un aereo così
, io vorrei solo idealizzare un caso come spesso si fa in fisica 1 e ammettere sotto ipotesi restrittive che effettivamente vi siano una velocità maggiore e minore soprae sotto quell'oggetto (non chiamiamolo ala, perché è talmente snaturato da non esserlo nemmeno più). Insomma: mi viene dato un oggetto con quel flusso e quella caratteristica di differente velocità, il fenomeno per cui accade non lo so ma so che posso applicare bernoulli sotto tali ipotesi, il punto in cui però trovo un problema è quello detto in apertura.. considero due tubi di flusso uno sopraeuno sotto, ho diverse velocità pre e post ala. Ma perché posso confrontare i due tubi di flusso?
Certo che Bernoulli vale, il punto è spiegare perché la velocità sopra e sotto è diversa.
(Se dovessi dare una spiegazione sintetica della portanza è meglio usare una spiegazione basata sulla terza legge di Newton, che poi è la stessa che daresti sul perché un elicottero sta su, ti verrebbe in mente in quel caso di usare Bernouilli?)
Tornando su Bernouili la relazione $p/rho+v^2/2="cost"$ vale sempre nelle situazioni per cui si ritengano trascurabili il contributo gravitazionale (vero per fluidi aventi densità "bassa"[nota]In realtà questa non è la vera giustificazione sul perché per molti fluidi si trascura, ma in questo contesto non interessa.[/nota]) e il contributo dissipativo. Riguardo ai due tubi di flusso di cui parli, considera che entrambi lontano dal corpo hanno velocità praticamente nulla (o uguale nel riferimento dell'aereo) per cui l'unico contributo è la pressione atmosferica che è la stessa ecco perché la costante può essere presa uguale.
(Se dovessi dare una spiegazione sintetica della portanza è meglio usare una spiegazione basata sulla terza legge di Newton, che poi è la stessa che daresti sul perché un elicottero sta su, ti verrebbe in mente in quel caso di usare Bernouilli?)
Tornando su Bernouili la relazione $p/rho+v^2/2="cost"$ vale sempre nelle situazioni per cui si ritengano trascurabili il contributo gravitazionale (vero per fluidi aventi densità "bassa"[nota]In realtà questa non è la vera giustificazione sul perché per molti fluidi si trascura, ma in questo contesto non interessa.[/nota]) e il contributo dissipativo. Riguardo ai due tubi di flusso di cui parli, considera che entrambi lontano dal corpo hanno velocità praticamente nulla (o uguale nel riferimento dell'aereo) per cui l'unico contributo è la pressione atmosferica che è la stessa ecco perché la costante può essere presa uguale.
Giustissimo, che stupidaggine avevo detto. In effetti è il moto relativo dell'aereo ed è uguale su ogni piano parallelo al moto. Grazie, non riuscivo a vedere l'inghippo
Un' ultima cosa, giustamente hai scritto: "o uguale nel riferimento dell'aereo". Da cui mi è venuta una domanda a cui non avevo mai posto attenzione: bernoulli dipende dal sistema di riferimento? Però mi pare arrivi a un assurdo, mi spiego..
- sopra e sotto l'ala nel sistema di riferimento aereo ho velocità diverse (prescindendo dalla spigazione del perché ora) e quindi applicando bernoulli trovo una differenza di pressione.
- se prendo il sistema di riferimento terra, però, l'ala taglia l'aria che è ferma. Quindi Bernoulli si dovrebbe ridurre essendo h=cost e v=0 alla sola p1=p2. Ma a questo punto non avrei più forza pressoria dal basso all'altro.
Cosa mi sto perdendo secondo te?
Un' ultima cosa, giustamente hai scritto: "o uguale nel riferimento dell'aereo". Da cui mi è venuta una domanda a cui non avevo mai posto attenzione: bernoulli dipende dal sistema di riferimento? Però mi pare arrivi a un assurdo, mi spiego..
- sopra e sotto l'ala nel sistema di riferimento aereo ho velocità diverse (prescindendo dalla spigazione del perché ora) e quindi applicando bernoulli trovo una differenza di pressione.
- se prendo il sistema di riferimento terra, però, l'ala taglia l'aria che è ferma. Quindi Bernoulli si dovrebbe ridurre essendo h=cost e v=0 alla sola p1=p2. Ma a questo punto non avrei più forza pressoria dal basso all'altro.
Cosa mi sto perdendo secondo te?
"salviom":
Cosa mi sto perdendo secondo te?
Ti stai perdendo che nel sistema di riferimento "a terra" l'aria in prossimità delle ali non è ferma, pensa a un ventilatore, le pale fanno quello che fanno le ali di un aereo (a parte che ruotano e non traslano soltanto, ma non è essenziale), ma l'aria mica è ferma rispetto a te, per fortuna
Giusto, sarebbe ferma solo prima e dopo, ma l'ala ne provoca lo spostamento. Immaginavo una cosa alla coltello nel burro
Ti ringrazio molto per spunti, risposte e letture
Ti ringrazio molto per spunti, risposte e letture
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