Equilibrio delle Forze in Volo

Premessa: Effetto Dunning-Kruger

Slide 1: Effetto Dunning-Kruger

ATTENZIONE!

L'effetto Dunning-Kruger descrive la tendenza delle persone poco competenti a sovrastimare le proprie capacita, mentre gli esperti tendono a sottostimarle.

Questo fenomeno psicologico e particolarmente rilevante in aviazione: i piloti alle prime armi spesso non percepiscono i rischi reali perche non hanno ancora acquisito l'esperienza necessaria per riconoscerli.

RICORDA! La consapevolezza dei propri limiti e fondamentale per la sicurezza del volo. Man mano che aumenta l'esperienza, aumenta anche la percezione di cio che ancora non si conosce.

Momento di una Forza (Ripasso)

Slide 2: Momento di una forza

Slide 3: Calcolo del momento

Il Momento di una forza rispetto a un punto e il prodotto della forza per la distanza (braccio) dal punto di applicazione al fulcro.

Momento di una Forza

M = F x b

Dove:

M = Momento (in Nm o kgm)
F = Forza applicata
b = Braccio (distanza perpendicolare dal fulcro alla linea d'azione della forza)

Esempio della Leva

Una forza di 10 kg applicata a 2 metri dal fulcro genera un momento di:

Esempio

M = 10 kg x 2 m = 20 kgm

Applicazione in aviazione: Il momento e fondamentale per comprendere l'equilibrio del velivolo, il bilanciamento del baricentro e il funzionamento dei comandi di volo.

Equilibrio Statico

Slide 4: Condizioni di equilibrio statico

Un corpo e in equilibrio statico quando:

La somma di tutte le forze e uguale a zero (equilibrio traslazionale)
La somma di tutti i momenti e uguale a zero (equilibrio rotazionale)

Tipo di Equilibrio	Condizione	Descrizione
Traslazionale	Somma F = 0	Nessun movimento lineare
Rotazionale	Somma M = 0	Nessuna rotazione

In volo: Per mantenere una condizione di volo stabile (es. volo rettilineo orizzontale), tutte le forze e tutti i momenti devono essere in equilibrio.

Volo Rettilineo Orizzontale (VRO)

Slide 5: Forze agenti in Volo Rettilineo Orizzontale

Slide 6: Equilibrio delle forze in VRO

Nel Volo Rettilineo Orizzontale a velocita costante, il velivolo mantiene quota e direzione costanti. Le forze sono in perfetto equilibrio.

Le 4 Forze in Volo

Forza	Direzione	Generata da
Portanza (P o L)	Perpendicolare al vento relativo, verso l'alto	Ali
Peso (W)	Verticale verso il basso	Gravita
Trazione (T)	Nella direzione del moto	Elica/Motore
Resistenza (D)	Opposta al moto	Attrito aerodinamico

Condizioni di Equilibrio in VRO

Equilibrio Verticale

P = W (Portanza = Peso)

Equilibrio Orizzontale

T = D (Trazione = Resistenza)

IMPORTANTE! In VRO a velocita costante:

La Portanza bilancia esattamente il Peso
La Trazione bilancia esattamente la Resistenza

Volo in Salita Uniforme

Slide 7: Forze agenti in salita

Slide 8: Scomposizione delle forze in salita

In salita uniforme (a velocita costante), la traiettoria e inclinata verso l'alto di un angolo gamma rispetto all'orizzontale.

Scomposizione del Peso

Il peso del velivolo si scompone in due componenti:

Componente perpendicolare alla traiettoria: W cos(gamma)
Componente parallela alla traiettoria (indietro): W sin(gamma)

Equilibrio delle Forze in Salita

Equilibrio Perpendicolare

P = W cos(gamma)

Equilibrio Parallelo

T = D + W sin(gamma)

NOTA IMPORTANTE!

In salita la Portanza e MINORE del Peso (P = W cos gamma < W)
La Trazione deve vincere sia la Resistenza sia la componente del peso lungo la traiettoria
Serve quindi piu potenza rispetto al VRO

Parametro	VRO	Salita
Portanza richiesta	P = W	P = W cos(gamma) < W
Trazione richiesta	T = D	T = D + W sin(gamma) > D
Potenza richiesta	Minore	Maggiore

Volo in Discesa Uniforme

Slide 9: Forze agenti in discesa

Slide 10: Scomposizione delle forze in discesa

Slide 11: Equilibrio delle forze in discesa

In discesa uniforme (a velocita costante), la traiettoria e inclinata verso il basso di un angolo gamma rispetto all'orizzontale.

Scomposizione del Peso

Anche in discesa il peso si scompone, ma la componente parallela ora AIUTA il moto:

Componente perpendicolare alla traiettoria: W cos(gamma)
Componente parallela alla traiettoria (in avanti): W sin(gamma)

Equilibrio delle Forze in Discesa

Equilibrio Perpendicolare

P = W cos(gamma)

Equilibrio Parallelo

T + W sin(gamma) = D

Oppure equivalentemente:

Trazione necessaria

T = D - W sin(gamma)

NOTA IMPORTANTE!

In discesa la Portanza e ancora MINORE del Peso
La componente del peso lungo la traiettoria AIUTA il movimento
Serve quindi meno trazione (o addirittura nulla in planata)

Caso Particolare: Planata (Motore al Minimo)

In planata con motore al minimo (T circa 0):

Equilibrio in Planata

W sin(gamma) = D

L'angolo di planata dipende dall'efficienza aerodinamica del velivolo.

Parametro	VRO	Discesa	Planata
Portanza	P = W	P = W cos(gamma)	P = W cos(gamma)
Trazione	T = D	T = D - W sin(gamma)	T circa 0
Potenza	Media	Ridotta	Minima

Riepilogo

Concetto	Descrizione
Momento	M = F x b (Forza per braccio)
Equilibrio statico	Somma forze = 0, Somma momenti = 0
VRO	P = W, T = D
Salita	P = W cos(gamma), T = D + W sin(gamma)
Discesa	P = W cos(gamma), T = D - W sin(gamma)
Planata	T circa 0, W sin(gamma) = D
Portanza in salita/discesa	Sempre minore del peso (P < W)