How do airplanes actually fly? - Raymond Adkins

Traduttore: Chiara Carnevali Revisore: Gabriella Patricola

By 1917, Albert Einstein had explained the relationship between space and time.

Nel 1917, Einstein aveva già spiegato la relazione tra spazio e tempo.

But, that year, he designed a flawed airplane wing.

Quell’anno, tuttavia, progettò un aereo dalle ali difettose.

His attempt was based on an incomplete theory of flight.

La sua idea era fondata su una teoria del volo incompleta.

Indeed, insufficient and inaccurate explanations still circulate today.

Tutt’oggi circolano ancora spiegazioni insufficienti e imprecise.

So, where did Einstein go wrong?

Ma quindi, cos’ha sbagliato Einstein?

And how do planes fly?

E come fanno gli aerei a volare?

Though we don’t always think of it this way, air is a fluid medium—

Forse non ne siamo consapevoli, ma l’aria è un mezzo fluido,

it’s just less dense than liquids like water.

solo meno denso di altri liquidi, per esempio rispetto all’acqua.

Things that are lighter than air are buoyant within it,

Se gli oggetti più leggeri dell’aria riescono a galleggiare,

while heavier objects require an upward force, called lift, to stay aloft.

quelli più pesanti hanno bisogno di una spinta verso l’alto, la “portanza”,

per poter volare.

For planes, this force is mostly generated by the wings.

Negli aerei, questa forza è generata soprattutto dalle ali.

One especially pervasive false description of lift

Secondo una teoria diffusa ma errata della generazione di portanza,

is the “Longer Path” or “Equal Transit Time” explanation.

nota come teoria dello “stesso tempo di percorrenza”,

It states that air molecules traveling over the top of a curved wing

le molecole dell’aria che viaggiano sopra a un’ala incurvata

cover a longer distance than those traveling underneath.

percorrono una maggiore distanza rispetto a quelle sottostanti.

For the air molecules above to reach the wing’s trailing edge

Perché le molecole soprastanti raggiungano il bordo di uscita dell’ala

in the same instance as those that split off and went below,

e si ricongiungano con quelle sottostanti,

air must travel faster above,

l’aria che sta sopra deve viaggiare più velocemente,

creating a pocket of lower pressure that lifts the plane.

creando una pressione inferiore che fa sollevare l’aereo.

This explanation has been thoroughly debunked.

Questa teoria è stata ampiamente smentita.

Air molecules floating above and below the wing don't need to meet back up.

Le molecole d’aria sopra e sotto all’ala non si devono ricongiungere.

In reality, the air traveling above reaches the wing’s trailing edge

In realtà, l’aria soprastante raggiunge il bordo di uscita dell’ala

much faster than the air beneath.

molto più rapidamente rispetto a quella sottostante.

To get a sense of how lift is actually generated,

Per capire come si crea la portanza,

let's simulate an airplane wing in motion.

proviamo a simulare un’ala di un aereo in movimento.

As it moves forward, the wing affects the movement of the air around it.

Spostandosi in avanti, l’ala influenza il movimento dell’aria nelle vicinanze.

As air meets the wing’s solid surface, a thin layer sticks to the wing.

Quando l’aria si scontra con la superficie solida dell’ala,

uno strato sottile si attacca a essa e trascina con sé l’aria circostante.

This layer pulls the surrounding air with it.

The air splits into pathways above and below the wing,

L’aria si divide sopra e sotto all’ala, seguendo il perimetro di quest’ultima.

following the wing’s contour.

As the air that’s routed above makes its way around the nose of the wing,

Quando l’aria nella parte superiore percorre il bordo d’attacco dell’ala,

it experiences centripetal acceleration,

è soggetta a un’accelerazione centripeta,

the force you also feel in a sharply turning car.

ossia la forza che percepiamo quando un’auto curva bruscamente.

The air above therefore gathers more speed than the air traveling below.

L’aria sopra acquista maggiore velocità rispetto a quella che passa sotto.

This increased speed is coupled with a decrease in pressure above the wing,

L’aumento della velocità è accompagnato da una riduzione di pressione sopra l’ala,

which pulls even more air across the wing’s upper surface.

che sposta ancora più aria lungo la superficie superiore dell’ala.

The air flowing across the lower surface, meanwhile,

Allo stesso tempo, l’aria che scorre sulla superficie inferiore

experiences less of a change in direction and speed.

è soggetta a minori cambiamenti di direzione e velocità.

The pressure across the wing’s lower surface is thus higher

La pressione sulla superficie inferiore dell’ala è dunque maggiore

than that above the upper surface.

rispetto a quella superiore.

This pressure difference results in the upwards force of lift.

Questa differenza di pressione provoca una spinta verso l’alto, la portanza.

The faster the plane travels,

Maggiore la velocità dell’aereo,

the greater the pressure difference, and the greater that force.

maggiore la differenza di pressione, e maggiore la portanza.

Once it overcomes the downward force of gravity,

Quando essa supera la spinta verso il basso data dalla gravità,

the plane takes off.

l’aereo decolla.

Air flows smoothly around curved wings.

L’aria fluttua senza difficoltà intorno alle ali ricurve.

But a wing’s curvature is not the cause of lift.

Eppure, non è la curvatura delle ali a causare la portanza.

In fact, a flat wing that’s tilted upwards can also create lift—

Infatti, anche un’ala piatta inclinata verso l’alto può generare la portanza

as long as the air bends around it,

finché l’aria si scontra su di essa,

contributing to and reinforcing the pressure difference.

contribuendo alla differenza di pressione e rafforzandola.

Meanwhile, having a wing that’s too curved or steeply angled

Al contrario, un’ala troppo ricurva o avente una brusca angolazione

can be disastrous:

può dare effetti disastrosi:

the airflow above may detach from the wing and become turbulent.

l’aria che fluttua sopra all’ala può staccarsi da essa e creare turbolenze.

This is probably what happened with Einstein’s wing design,

Probabilmente, questo era il problema del modello alare di Einstein,

nicknamed “the cat’s back.”

che ricorda la schiena di un gatto.

By increasing the wing’s curvature,

Einsten pensava che aumentando la curvatura alare

Einstein thought it would generate more lift.

si sarebbe generata una maggiore portanza,

But one test pilot reported that the plane wobbled

ma un pilota collaudatore riportò che durante il volo l’aereo oscillava

like “a pregnant duck” in flight.

“come un’anatra incinta”.

Our explanation is still a simplified description

La nostra è una spiegazione semplificata di questo processo complesso e articolato.

of this nuanced, complex process.

Other factors, like the air that’s flowing meters beyond the wing’s surface—

Anche l’aria che fluttua a distanza di metri dietro alla superficie alare,

being swept up, then down—

spinta prima verso l’alto, poi in basso,

as well as air vortices formed at the wing’s tips,

e i vortici d’aria che si formano alle estremità dell’ala

all influence lift.

sono fattori che influenzano la portanza.

And, while experts agree that the pressure difference generates lift,

Gli esperti concordano che la portanza è data da una differenza di pressione,

their explanations for how can vary.

eppure forniscono diverse spiegazioni.

Some might emphasize the air’s behavior at the wing’s surface,

Qualcuno si focalizza sul comportamento dell’aria intorno alla superficie alare,

others the upward force created as the air is deflected downwards.

altri sulla forza verso l’alto che si crea quando l’aria è deviata verso il basso.

However, there's no controversy when it comes to the math.

Tuttavia, la matematica non lascia spazio alle dispute.

Engineers use a set of formulas called the Navier-Stokes equations

Gli ingegneri usano una serie di formule chiamate “equazioni di Navier-Stokes”

to precisely model air’s flow around a wing

per simulare in modo preciso il flusso aereo intorno a un’ala

and detail how lift is generated.

e spiegare come si genera la portanza.

More than a century after Einstein’s foray into aeronautics,

Più di un secolo dopo l’incursione di Einstein nel mondo dell’aeronautica,

lift retains its reputation as a confounding concept.

la portanza mantiene la sua reputazione di concetto difficile da spiegare.

But when it feels like it’s all going to come crashing down, remember:

Ma quando tira una brutta aria, ricorda:

it’s just the physics of fluid in motion.

è solo la fisica dei fluidi che si è messa in marcia.

This video was made possible with support from Marriott Hotels.

Questo video è stato reso possibile grazie al sostegno di Marriott Hotels.

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