Aerodinàmica.

Branca della meccanica dei fluidi che si occupa del moto dei fluidi poco densi, in particolare l'aria, e delle azioni da essi esercitate nei confronti dei corpi solidi ivi immersi. I corpi solidi possono essere immersi nella corrente fluida, oppure possono essere costituiti da condotti, attraverso i quali passa il fluido. Lo scopo dell'a. è quello di valutare gli scambi di forze e di calore tra fluidi e solidi. L'a. riveste una basilare importanza negli studi dei profili alari e delle forme strutturali dei mezzi aerei. Si è sviluppata partendo dall'idrodinamica, anche se il suo studio si è rivelato ben più complesso e ha portato spesso a risultati sbagliati e fuorvianti. Una notevole rilevanza ha rivestito in passato l'indagine sperimentale, che ha portato, per esempio, alla messa a punto della prima galleria del vento, nel 1871. Questo tipo di indagine, seguita in particolare dal francese Eiffel e dagli americani Wright, ha portato alla scoperta delle leggi fondamentali dell'a., che finalmente, nel corso del XX sec., è diventata una scienza autonoma. Sempre grazie a questi studi è stato possibile mettere a punto il primo aerostato e, più tardi, il primo aeroplano. Determinante è stato l'impulso di personaggi quali L. Prandtl, T. von Karman, W.E. Zukovskij i quali, all'inizio del nostro secolo, hanno potuto conferire sistematicità e rigore allo studio dell'a. Tre sono i principali problemi di cui si occupa l'a.: calcolo della resistenza aerodinamica di veicoli terrestri (per esempio le automobili); determinazione delle sollecitazioni dovute al vento su strutture fisse (per esempio i ponti); studio delle forze agenti su un mobile in moto nell'atmosfera terrestre. La legge fondamentale dell'a. è espressa dalla relazione F = pKSV², dove la forza F, componente delle forze alle quali è sottoposto un corpo in moto relativo a un fluido gassoso, è direttamente proporzionale alla densità p del fluido, alla costante K (legata alla forma del corpo), alla superficie S del corpo presa come riferimento e, infine, al quadrato della velocità V. Per facilitare questo calcolo, il fluido considerato è, per convenzione, un gas poco denso, dotato di un comportamento che si avvicina a quello dei gas perfetti. Quando non si adotta questa convenzione, il calcolo è molto più complesso, non può esistere una equazione di stato, poiché molti sono i fattori e i fenomeni che intervengono, e in tal caso si parla di gasdinamica. L'a. si suddivide in vari rami, che sono quelli delle velocità subsoniche, transoniche, supersoniche e ipersoniche. Infatti, a seconda della velocità, si hanno fenomeni diversi: nelle velocità subsoniche (inferiori, cioè, a quella del suono) le perturbazioni prodotte nell'aria dal corpo si propagano davanti ad esso, mentre nelle velocità supersoniche (superiori a quella del suono), le onde di propagazione sono contenute nel cono d'inviluppo (detto di Mach) e si formano onde d'urto, che costituiscono il cosiddetto muro del suono, intorno al corpo. Nelle velocità transoniche (da 0,8 a 1,2 Mach) si verificano fenomeni analoghi a quelli riscontrabili nelle velocità subsoniche e supersoniche insieme, mentre nelle velocità ipersoniche (oltre i 5 Mach e ad alta quota), si sviluppano temperature elevatissime, a causa dell'attrito, che possono addirittura modificare in modo significativo lo stato fisico e quello chimico dell'aria che circonda il solido.