LA NATURA DELLA RESISTENZA

La resistenza all'avanzamento che un corpo offre movendosi nell'aria è un fenomeno che, nell'insieme, può essere osservato da chiunque, con qualunque mezzo.

Infatti, basta pensare, per esempio, al vento che investe frontalmente un cartellone pubblicitario flettendo i sostegni sul quale è montato; oppure a colui che, viaggiando in treno o su un altro veicolo, sporge la mano dal finestrino in modo che essa venga investita dal vento.

 Quando un corpo qualunque si muove nell'aria, supposta in quiete e costituita da un certo numero di particelle, comunica alle stesse una serie di spinte dirette in tutte le direzioni.

Ciò significa che il corpo, passando, esercita un'azione sulle particelle intesa a comunicare loro una certa accelerazione; la forza ad esse impressa è valutabile con la nota relazione:

In base al terzo principio della meccanica, per il quale ad ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria, le particelle reagiscono sul corpo con una forza pari a quella che il corpo ha esercitato su di loro.

La risultante di tutte queste reazioni provoca una resistenza aerodinamica all'avanzamento.

La natura della resistenza può essere meglio compresa se osserviamo, ricorrendo alla visualizzazione dei filetti fluidi, il campo aerodinamico generato da un corpo immerso in una vena.

Oltre allo spostamento delle particelle dovute al passaggio del corpo si nota, a valle di esso, la formazione di una scia più o meno consistente, la quale provoca con la sua presenza una diminuzione della sezione di deflusso della vena.

Come conseguenza, a valle del corpo la velocità di efflusso della vena aumenta e la sua pressione rispetto alla zona a monte diminuisce, dando luogo ad un'altra forma di resistenza aerodinamica.

In conclusione un corpo in movimento incontra una resistenza, dovuta alla viscosità del fluido in cui è immerso, il cui valore totale è proporzionale all'attrito dovuto agli strati limite e alla entità della scia formata.

Le indagini sperimentali indicano che la resistenza all'avanzamento è legata ai seguenti fattori :

Si definisce "sezione maestra" l'area della superficie ottenuta proiettando il corpo su un piano perpendicolare alla direzione di avanzamento.

Studi teorici ed esperienza hanno portato alla conclusione che la resistenza all'avanzamento, per velocità relative appartenenti al regime idraulico (campo di velocità comprese tra 2 è 200 m/sec), può essere calcolata con una buona approssimazione mediante la formula :

In essa C  è un coefficiente che dipende dalle caratteristiche del corpo e del fluido ed è adimensionale, r é la densità del fluido, mentre  S  è l'area della sezione maestra, infine V è la velocità relativa tra corpo e fluido.

Osservando le equazioni dimensionali abbiamo la conferma del fatto che il coefficiente C è adimensionale. Infatti :