Aeroplani ed effetto Coanda

In questo video si presentano numerosi esperimenti sul tema del volo, del moto nei fluidi e dei fluidi. Gli esperimenti permettono di visualizzare l’invisibile, i movimenti dell’aria e le forze in gioco, e di ragionarci sopra. Si fa poi riferimento ad oggetti quotidiani come palloni da calcio e getti d’acqua, agli antichi studiosi del moto dei fluidi, ai costruttori di aeroplani come Coanda, e alle vicissitudini di famosi scienziati quando erano giovani studenti.
- dal min 0:12 introduzione
- dal min 0:40 effetto Coanda con un cucchiaio
- dal min 3:06 il tema del volo nei lavori di Newton, Mariotte, Bernoulli
- dal min 4:25 visualizzazione di un getto d’aria con un filo e una a penna biro
- dal min 7:05 il bicchiere in moto lungo una sponda
- dal min 8:50 lo studente Jef Raskin e l’effetto Coanda
- dal min 9:30 palloni da calcio, barche a vela
- dal min 12:15 costruzione aeroplano di carta
Video realizzato da Reinventore con il contributo del MIUR.
Su www.reinventore.it le relative schede, approfondimenti e materiali didattici gratuiti.
TESTI E SCHEDE www.reinventore.it/sala-profes...
VIDEO www.reinventore.it/reinventore...

[@ziobleed]

finalmente qualcuno che spiega la portanza nel modo corretto, non quelli che citano, mal interpretandolo, l'effetto bernoulli

[@donatorispoli5607]

SEI GRANDE!.. ammiro e invidio i tuoi studi e sapienza scientifica. Continua cosi, bravo!!!!

[@francesco18018]

Bellissimi video, esperimenti semplici ma che evidenziano bene i fenomeni e le leggi che intervengono nel volo! Complimenti!

[@museoscuolarango1578]

Grazie Beniamino, anche questo è estremamente affascinante!

[@marcobergomi4334]

Complimenti per il video. Molto belli gli esperimenti. Ancora complimenti.

[@fitbless]

Complimenti , video divertenti , semplici e interessanti

[@ogeidvassallo61]

Veramente interessanti e lei lo spiega in modo da farlo capire a tutti buona sera

[@MD-qz6gk]

Beniamino sei un grandee 🙂 sono felice di aver scoperto i tuoi video

[@gioviev3820]

sono interessanti i tuoi video ti faccio i miei complimenti

[@MacStrange]

Bravissimo

[@a112Manu]

Video davvero unico. L'unico mio rammarico é averlo trovato solamente oggi. Approfondiró chiaramente questo argomento e temo che la sua trattazione su Jef Raskin stravolgerà le mie certezze sui principi della portanza. Grazie!

[@reinventore]

Buongiorno Manu, grazie mille del commento. Attenzione però, non bisogna stravolgere le certezze sui principi della portanza. :-) I principi della portanza, ovvero equazione di Bernoulli, rimangono, vanno bene, vengono dalla "conservazione dell'energia" e quindi non si possono stravolgere. Vero è che come mostrano i testi di Raskin o "Understanding Flight" talvolta alcune "prime spiegazioni" danno "tutto" alla portanza intesa come "gobba sull'ala" e niente ad "angolo d'attacco" e altre cose, e quindi sono queste spiegazioni un po' "estremiste" a dover essere superate... e forse, penso io, "principi della dinamica + effetto coanda" è un buon modo pratico per dare una "prima spiegazione" migliore... poi lo studioso di aerodinamica dovrà comunque fare i conti con le pressioni. Grazie! Ciao!

[@a112Manu]

@@reinventore inutile nasconderle il piacere di aver ricevuto una sua risposta. Ho trascorso diverse ore del passato weekend nel fare ricerche su Raskin. Tutto molto interessante ma purtroppo non sono riuscito a trovare il suo trattato "Gli aeroplanini, l'equazione di Bernoulli e l'effetto Coanda” pubblicato su Quantum. Riesce per caso ad aiutarmi?? Grazie in anticipo!

[@francescoc.6592]

Fighissimo

[@Uomo-ratto]

Nel caso dell'acqua sono presenti anche forze di adesione superficiale. 9:30 effetto magnus il decremento di pressione (dato l'aumento di velocità) tira la palla da biliardo.

[@reinventore]

Grazie luca 14a del commento. (1) sì, le forze di adesione superficiale ci sono eccome, entrano nella spiegazione. Ci sono anche nel caso dell'aria: se ho la macchina impolverata e vado in autostrada, rimane impolverata, perché l'aria a contatto "va piano". (I moscerini si spiaccicano sul parabrezza comunque). Questo discorso di uno "strato limite" entro il quale le forze di adesione, di contatto, vincono è un elemento della spiegazione dell' "effetto Coanda", che si riassume come "i fluidi seguono le curve". Come lo spiego? dicendo che la parte a contatto va piano e quella in seconda linea gli gira intorno... (2) sì, ci sono queste due letture, Coanda e Bernoulli. In questo caso entrambe "possono spiegare". Ma non sempre le due sono equivalenti. La differenza è raccontata molto bene da Jef Raskin in un breve saggio che puoi trovare sul nostro sito... www.reinventore.it/approfondimenti/aver-fiducia-nel-proprio-pensiero

[@BetaAleExtreme]

Video molto interessanti anche perché trattano argomenti che mi piacciono molto ma solo per curiosità sei un prof o un ingegnere o chi?

[@francesco18018]

L'idea che mi sono costruito è che la portanza generata dal profilo alare è dovuta sia al principio di Bernoulli, che all'effetto Coanda. Il particolare profilo dato all'ala fa sì che questa si comporti come un tubo Venturi, pertanto sulla la parte convessa dell'ala il flusso d'aria, grazie all'effetto Coanda, viene deviato e costretto ad aderire al profilo, così facendo sì imprime una accelerazione al flusso, la differente velocità creatasi in questo modo tra lo scorrimento del flusso sula parte convessa e quella del flusso sottostante la parte sottostante dell'ala, determina un gradiente di pressione(portanza), che provoca il sollevamento dell'ala verso l'alto, invertendo il profilo si ottiene un effetto opposto, cioè una forza che spinge verso il basso(deportanza) che viene sfruttata nelle auto da corsa per ottenere una maggiore aderenza al suolo, aggiungendo delle opportune parti aereodinamica, con profilo d'ala ribaltato(alettoni). Quindi è il risultato del principio di Bernoulli associato all'effetto Coanda a determinare la portanza, e fornire così una spiegazione esaudiente. D'altronde l'effetto Coanda spiega anche perché un particolare profilo alare più simmetrico permetta l'esecuzione del volo rovesciato. Che ne pensate?

[@1965Cataldo]

Ma per il pallone da calcio non entra in gioco l'effetto Magnus?

[@reinventore]

+1965Cataldo ... sì ... grazie della domanda ... nel caso dei corpi in rotazione che si muovono per traslazione in un fluido, infatti, la comparsa di queste forze che deviano gli oggetti in moto nel fluido (o deviano il fluido, dipende) è chiamata Effetto Magnus. come dire: - con profili alari curvi in generale, si ha Effetto Coanda (il fluido segue le curve) - con corpi simmetrici (e quindi, in primis, il fluido non dovrebbe deviare) ma rotanti, si ha Effetto Magnus però ho preferito dare una spiegazione unificata, mettendo l'accento sull'effetto Coanda, perché si può rendere conto dell'effetto Magnus come di un effetto Coanda + Rotazione.

[@locus533]

2018 ??

[@giorgiogeraci4819]

Grazie della tua risposta, prima di esporti il mio pensiero vorrei capire se sei un appassionato che cerca di capire fenomeni molto interessanti con le conoscenze che hai a disposizione o se questa é la tua professione e quindi se un ingegnere aeronautico o qualcosa simile. Perche da professionista mi risulta strano sentir parlare di moto dei fluidi in questi termini. La portanza non é una forza ma una delle componeni della Forza Aerodinamica; qust'ultima non é altro che la risultante data dall'integrazione della distribuzione del campo di pressione attorno al corpo. Rimanendo in un campo potenziale non é possibile spiegare a fondo la nascita della forza aerodinamica in quanto l'assenza di viscositá (assunzione necessaria affinche si abbia campo irrotazionale) non genererebbe resistenza (altra componente della forza aerodinamica) incorrendo nel cosiddetto paradosso di d'Alembert=> portanza senza resistenza. Per quanto riguarda il volo rovescio, intanto non tutti i velivoli ne sono capaci, ma tipicamente i piu acrobatici; inoltre essi devono essere dotati di particolari profili alari come ad esempio un profilo biconvesso (simmetrico o asimmetrico); a questo punto il fattore determinante affinche l'ala generi portanza o deportanza é solo l'incidenza dell'ala (che puo essere diversa da quella del velivolo); supponiamo un velivolo che vola ad incidenza nulla evente un'ala con profilo simmetrico montata con un'incidenza di 3°; se adesso lo facciamo volare in volo rovescio con incidenza nulla, l'ala avra un;incidenza di -3°, ma se facciamo alzare il muso all'aereo di 4° ecco che l'ala simmetrica sara ad una incidenza di 1° potendo generare una portanza netta che terrá su il velivolo anche in volo rovescio. Inoltre io sono disponibile a cambiare idea, ma devo avere spiegazioni scientifiche su cui basarmi. É ovvio che l'argomento non si esaurisce qui, altrimenti sarebbe un argomento davvero facile, ma queste sono le basi su cui si fondano questi concetti. Ti ringrazio comunque per lo spunto di riflessione e resto in attesa di una risposta.

[@reinventore]

ciao Giorgio scusa il ritardo (è strano ma non avevo ricevuto notifica da youtube della tua risposta...). ti ringrazio per la risposta commento - io sono un fisico e mi occupo di insegnamento, di didattica. Non sono un ingegnere aeronautico di professione come te, ma su paradossi di d'Alembert e compagnia mi trovi. - Come avrai visto negli spunti, c'è una "spiegazione scientifica popolare" molto diffusa del volo (su libri di scuola e simili) che è basata su "alta velocità => bassa pressione => forza netta". Se il discorso si ferma qui, o se si dice che questo è il nocciolo in prima approssimazione per spiegare il volo (e su molti libri è così) ciò è da correggere. E penso che tu sia d'accordo (a ciò si riferiva il "cambiare idea"). - per esempio: cambia tutto se l'aria che scorre sopra l'ala, dopo averla attraversata ad alta velocità, viene deviata verso l'alto o verso il basso. E verrebbe da dire, è più importante la deviazione verso l'alto o verso il basso che l'alta velocità => bassa pressione => forza netta. - idem per il volo rovesciato: tu introduci giustamente l'angolo di incidenza. L'angolo di incidenza è un concetto basilare, come dici giustamente, ma nella "spiegazione scientifica popolare" non c'è. Si può quindi formulare una "spiegazione scientifica popolare" con le forze di Newton e l'effetto Coanda, che rende conto meglio di tutti questi fenomeni, dalle ali degli aerei e della F1, ai palloni da calcio, alle barche a vela. - sulla portanza, che sia una forza o solo una delle componenti della forza aerodinamica, penso ci siano i margini per aver ragione entrambi.

[@giorgiogeraci4819]

Beniamino Danese Ciao Beniamino, grazie della tua risposta. Ho capito benissimo a cosa fai riferimento e non è sbagliato...diciamo che è una spiegazione macroscopica del fenomeno visto nella sua totalità. Intanto ti ringrazio perché essendo uno strutturista non mi imbatto più quotidianamente con problemi fluidodinamici, e qui mi stai offrendo spunto per rivedere i concetti che hanno alimentato la mia passione. Detto questo penso che se si vuole capire meglio il fenomeno è necessario ad un certo punto fare ricorso alle leggi (sicuramente più complesse) che spiegano dettagliatamente l'origine delle forze aerodinamiche. Ad esempio parlando adesso di resistenza aerodinamica, guardando il fenomeno globalmente si penserebbe che l'attrito sia il punto chiave ( un po come un fluido in un condotto) ma non è così, e se non si entra nel dettaglio si corre il rischio di tralasciare componenti importantissime come la resistenza di pressione di un profilo alare o la resistenza indotta presente in un'ala finita e determinata proprio dall'esistenza di una portanza( motivo per cui si tende ove possibile a scegliere una distribuzione ellittica di portanza che mi minimizza la resistenza indotta). Quindi penso che ciò che dici è giusto ma per cogliere davvero tutti i dettagli del caso necessiterebbe di un maggiore rigore di "formulazione". Grazie mille ancora, a presto

[@gigispe25]

Giorgio Geraci Lei fà un po' di confusione fra "incidenza" ed "angolo di attacco", comunque ha ragione su tutto !

[@giorgiogeraci4819]

Ciao, senza dubbio i principi che fai vedere sono interessanti, ma mi permetto di fare un appunto: perche non spieghi piú scientificamente i concetti che mostri? La pallina, il bicchiere, il tiro ad effetto cosi come le ali dell'aeroplano e l'ala di formula 1 (alettone é un'altra cosa) non vengono spinti ma e piú giusto concettualmente pensare che vengano "aspirati" dalle zone di bassa pressione che generi su una porzione del corpo dove acceleri il flusso d'aria. Alta velocita => bassa pressione => forza netta risultante.

[@reinventore]

Giorgio Geraci ti ringrazio molto per il commento. Sull'ala e non alettone, grazie della precisazione: per alettone io intendevo il proprio il profilo alare, l'ala, e non lo spoiler... Per la "spiegazione più scientifica" diffusa sui libri, con alta velocità => bassa pressione, essa non è rigorosa per il volo degli aerei, e cercherei di offrirti qualche stimolo per farti cambiare idea :) Anch'io pensavo come te ma quando mi han domandato "e come fa un aereo a volare rovesciato?" sono andato in crisi... ti segnalerei pertanto due testi pubblicati sul nostro sito, che accompagnano questo video. il primo testo è un racconto autobiografico di Jef Raskin, inventore del Macintosh, rivolto agli insegnanti di scienze (si trova completo su internet) e intitolato "model airplanes, the bernoulli equation and the coanda effect". www.reinventore.it/sala-professori/1994/01/aver-fiducia-nel-proprio-pensiero/ il secondo è un breve testo che accompagna il video www.reinventore.it/sala-professori/2014/02/capire-il-volo-al-volo/ il cui messaggio in sostanza è: la spiegazione più scientifica del volo è quella con le tre leggi di Newton e l'effetto Coanda, piuttosto che quella "della portanza alla Bernoulli". Che cos'è la portanza? Cito da "Understanding Flight" di Anderson e Eberhardt... "... la portanza è riconosciuta come una forza di reazione, ossia, le ali sviluppano portanza deviando l'aria verso il basso".

[@stefo3769]

Ciao a tutti

[@stefo3769]

La 3ª A comanda

[@treetopflyer5930]

Può un profilo alare "biconvesso simmetrico" super limato e risparmioso in termini di minor resistenza all'aria e relativo vantaggio di consumo carburante, far precipitare un aereo per effetto coanda? "Ala Boeing MAX8" i due incidenti sono avvenuti entrambi in aree tropicali "performance". Saluti, Mauro. facebook.com/Pilotsholidays

[@gigispe25]

Temo che alcune cose non stiano proprio del tutto come dice lei e mi farebbe piacere un confronto fra le teorie. Nell'esperimento, ad esempio, della palla da biliardo che viene attratta nel verso dal quale proviene il flusso d'aria (invece che essere sospinta nel verso opposto, come ci si aspetterebbe di primo acchito), non è secondo me merito dell'effetto Coanda (artefice unicamente della deviazione del flusso, determinata dalla viscosità del fluido), nè tantomeno si tratterebbe del principio di "azione/reazione" . . . quest'ultimo si potrebbe supporre qualora dalla palla stessa uscisse un getto d'aria (motore a reazione), non certo quando il flusso d'aria proveniente da altra sorgente, investendo la palla su un lato viene deviato dalla curvatura della palla stessa grazie all'effetto Coanda. In questo caso è invece evidentissimo come il flusso veloce del fluido che sfiora la superficie, secondo il teorema di Bernoulli e relativo principio di Venturi, produca una minore pressione nel fluido stesso in rapido scorrimento solo da quel lato, rispetto al restante volume d'aria in movimento più lento o addirittura immobile come in questo caso. In questo fenomeno è in gioco unicamente la "differenza di pressione" fra i due lati del solido, non certo una fantomatica forza di "reazione" ! Sarebbe interessante sperimentare il comportamento di un solido cubico, appendendolo ad un lungo filo (questo per annullare l'attrito di scorrimento sulla canalina come nel caso della sfera) e verificare se, quando investito su un lato dallo stesso flusso d'aria, ne avrebbe un moto di pendolamento da quello stesso lato. Sono certo che assisterebbe al riprodursi dello stesso effetto pur in assenza di curvature del solido e quindi in assoluta assenza di alcun effetto Coanda. Mi faccia sapere, le sarei molto grato.

[@reinventore]

Buonasera Gigispe25, e grazie per il commento. Credo si prospetti una discussione interessante, perché io vorrei continuare ad argomentare pro Coanda effect e azione-reazione. Naturalmente, io terrei in gruppo tutti gli esempi: aeroplano, palla da biliardo, vela. Per sostenere l'azione-reazione, aggiungerei l'elicottero. L'elicottero richiama aria da intorno a sé e la spara verso il basso. Gli dà una spinta anche, certo, ma intanto la devia, indi l'azione-reazione o urto-conservazione-q-d-m (è lo stesso) avviene. E l'aereoplano è lo stesso. E la biglia da biliardo, anche. (continua)

[@reinventore]

Sulla querelle Bernoulli-Coanda per gli aerei vorrei fare riferimento al breve articolo di Jef Raskin che accompagna il video www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=www.reinventore.it/approfondimenti/aver-fiducia-nel-proprio-pensiero&ved=2ahUKEwj_1pSlzN_sAhUdBGMBHWMlCtoQFjAAegQIAhAB&usg=AOvVaw0Kf6i7m2RjvtFjA0DT5jXQ

[@reinventore]

L'esperimento da lei suggerito è davvero interessante. In un certo senso, è simile a quello proposto da Raskin con gli aeroplani dal profilo alare piatto... Pre-esperimento, io sarei d'accordo con lei, Bernoulli vale sempre (=conservazione energia)

[@reinventore]

Sempre sul "confronto tra teorie" per l'aereoplano farei riferimento anche ad Understanding Flight, www.reinventore.it/approfondimenti/capire-il-volo-al-volo in cui gli autori supportano la validità e l'utilità delle "leggi di newton + Coanda" per spiegare la portanza e il volo.

[@reinventore]

E così, ringraziandola ancora, mi fermo qui. Io sono per "et et": c'è eccome la differenza di pressione di Bernoulli (per forza), ma c'è anche l'altro punto di vista. Conta la differenza di pressione tra le due parti della gobba, e conta anche (per esempio) l'angolo di uscita del getto d'aria alla fine della gobba.

[@pauro47]

Ammirevole. Solo un dettaglio : Il bicchiere, la pallina, la vela, l'ala, ecc…non si muovono perché il filetto d'aria fa " il giro " dell'oggetto, bensì perché da una parte l'aria è più veloce ( = minor pressione ) e dall'altra è più lenta ( = maggior pressione ). Legge di Bernoulli. E' la maggior pressione che spinge, non un effetto di reazione. Bravissimo comunque.

[@reinventore]

Grazie Sensei, davvero molto gentile. Vorrei cercare di correggerti con altrettanto garbo. Applicare la legge di Bernoulli così direttamente non è corretto: come si potrebbe render conto degli aerei che volano rovesciati? Se hai pazienza puoi leggere questo breve articolo che parte da questa domanda... www.reinventore.it/sala-professori/1994/01/aver-fiducia-nel-proprio-pensiero/ ... e grazie ancora e buona serata

[@pauro47]

Grazie a te Beniamino

[@daniloterracina2694]

Mi dispiace contraddire, ma la legge di Bernoulli è valida sulla linea di corrente e non tra più linee di corrente. Per esempio è valida tra die punti omologhi in due sezioni differenti di un tubo percorso da un fluido. Tra l'altro andrebbe applicata con migliore approssimazione su fluidi incomprimibili, anche se resta ancora valida con opportuni accorgimenti per moti di fluidi comprimibili per MAC

[@gigispe25]

@@reinventore "come si potrebbe render conto degli aerei che volano rovesciati?" . . . Mi perdoni, ma questo è davvero Imbarazzante . . . un'ala, con qualsivoglia profilo, è in grado di generare portanza anche se rovesciata ! Per ottenere ciò basta spingere la cloche in avanti. Il gesto di "picchiare", trovandoci in volo rovescio, si traduce invece in una cabrata . . . la quale variando in positivo l'angolo di attacco dell'ala, genera aumento di portanza . . . e questa portanza, per esistere, non richiede altro che la differenza di pressione dell'aria fra intradosso ed estradosso alari . . . cioè il teorema di Bernoulli ! L'unico scotto che si paga in questo assetto di volo è la riduzione di efficienza dell'ala stessa (se il profilo è asimmetrico), unitamente all'incremento della velocità di stallo, ma questo è altro argomento.

[@gigispe25]

@@pauro47 Mah . . grazie per cosa? Per averti corretto con garbo, spero, perchè tu avevi detto cose giuste !

[@EurofighterTyphoon1976]

Sei molto bravo, scusa la facile battuta, ma sembravi il cugino non vedente di Alberto Angela ;)

[@Mariuss454]

Ecco perché le auto di F1 se rompono l'ala anteriore diventano inguidabili! L'ala posteriore tende a farle impennare! Giusto?

[@reinventore]

Yes!

[@reinventore]

Ciao BetaAleExtreme, grazie. Io sono un fisico. Lavoro a Reinventore, un'impresa che produce e distribuisce kit e materiali per fare esperimenti di scienze, fisica, chimica a scuola... andiamo anche nelle classi... Buona Pasqua