Cos'è il Drag? | My Star Idea

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La resistenza è la forza aerodinamica che si oppone al movimento di un aereo nell’aria. La resistenza è generata da ogni parte dell’aeroplano (anche dai motori!).Come si genera la resistenza?

La resistenza è una forza meccanica. È generato dall’interazione e dal contatto di un corpo solido con un fluido (liquido o gas). Non è generato da un campo di forza, nel senso di un campo gravitazionale o un campo elettromagnetico, dove un oggetto può influenzare un altro oggetto senza essere in contatto fisico. Perché si generi la resistenza, il corpo solido deve essere in contatto con il fluido. Se non c’è fluido, non c’è resistenza. La resistenza è generata dalla differenza di velocità tra l’oggetto solido e il fluido. Ci deve essere movimento tra l’oggetto e il fluido. Se non c’è movimento, non c’è resistenza. Non fa differenza se l’oggetto si muove attraverso un fluido astatico o se il fluido si muove oltre un oggetto solido statico.

Il drag è una forza ed è quindi una quantità avector che ha sia una grandezza che una direzione.Drag agisce in una direzione che è opposta al motionof l’aereo. La portanza agisce perpendicolarmente al moto.Ci sono molti fattori che influenzano la grandezza della resistenza, molti dei quali influenzano anche la portanza, ma ci sono alcuni fattori che sono unici per la resistenza degli aerei.

Possiamo pensare alla resistenza come attrito aerodinamico, e una delle fonti di resistenza è l’attrito della pelle tra le molecole dell’aria e la superficie solida dell’aereo. Poiché l’attrito cutaneo è un’interazione tra un solido e un gas, la grandezza dell’attrito cutaneo dipende dalle proprietà sia del solido che del gas. Per il solido, una superficie liscia e cerata produce meno attrito cutaneo di una superficie ruvida. Per il gas, la grandezza dipende dalla viscosità dell’aria e dalla grandezza relativa delle forze viscose al movimento del flusso, espressa come numero di Reynolds. Lungo la superficie solida, si genera uno strato di flusso a bassa energia e la grandezza dell’attrito della pelle dipende dalle condizioni nello strato limite.

Possiamo anche pensare alla resistenza come resistenza aerodinamica al movimento dell’oggetto attraverso il fluido. Questa fonte di resistenza dipende dalla forma dell’aereo ed è chiamata resistenza di forma. Quando l’aria fluisce intorno a un corpo, la velocità locale e la pressione vengono modificate. Poiché la pressione è una misura della quantità di moto delle molecole di gas e un cambiamento di quantità di moto produce una forza, una distribuzione di pressione variabile produrrà una forza sul corpo. Possiamo determinare la grandezza della forza integrando (o sommando) la pressione locale per la superficie dell’intero corpo. La componente della forza aerodinamica che si oppone al moto è la resistenza; la componente perpendicolare al moto è la portanza. Sia la portanza che la forza di resistenza agiscono attraverso il centro di pressione dell’oggetto.

C’è un’ulteriore componente di resistenza causata dalla generazione della portanza. Gli aerodinamici hanno chiamato questa componente la resistenza indotta, chiamata anche “resistenza dovuta alla portanza” perché si verifica solo su ali finite e di sollevamento. La resistenza indotta si verifica perché la distribuzione della portanza non è uniforme su un’ala, ma varia dalla radice alla punta. per un’ala portante, c’è una differenza di pressione tra la superficie superiore e inferiore dell’ala. I vortici si formano sulle punte delle ali, che producono un flusso vorticoso che è molto forte vicino alle punte delle ali e diminuisce verso la radice dell’ala. L’angolo di attacco locale dell’ala è aumentato dal flusso indotto del vortice di punta, dando una componente aggiuntiva, rivolta a valle, alla forza aerodinamica che agisce sull’ala. La forza è chiamata resistenza indotta perché è stata “indotta” dall’azione dei vortici di punta.L’entità della resistenza indotta dipende dalla quantità di portanza generata dall’ala e dalla distribuzione della portanza attraverso la campata.Le ali lunghe e sottili (in senso cordale) hanno una bassa resistenza indotta; le ali corte con una grande corda hanno un’alta resistenza indotta.Le ali con una distribuzione ellittica della portanza hanno la minima resistenza indotta. I moderni aerei di linea usano le winglet per ridurre la resistenza indotta dell’ala.

Due ulteriori fonti di resistenza sono la resistenza dell’onda e la resistenza del pistone. Quando un aereo si avvicina alla velocità del suono, si generano onde d’urto lungo la superficie. Le onde d’urto producono un cambiamento nella pressione statica e una perdita di pressione totale. L’ampiezza della resistenza dell’onda dipende dal numero di Mach del flusso. I motori a reazione portano l’aria a bordo, miscelano l’aria con il carburante, bruciano il carburante e poi scaricano i prodotti della combustione per produrre la spinta.Questo termine di “spinta negativa” è il ram drag.Anche le prese di raffreddamento sull’aereo sono fonti di ram drag.

Puoi vedere un breve filmato di “Orville e Wilbur Wright” che discute la forza di resistenza e come ha influenzato il volo del loro aereo. Il file del film può essere salvato sul tuo computer e visualizzato come Podcast sul tuo lettore podcast.

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