Hai mai chiesto a che altezza volano gli aerei? La risposta è facile da capire quando ricordi come funziona il volo per un aereo. Qualsiasi oggetto che si muove in un fluido è sotto l'influenza di quattro forze, trascinamento, sollevamento, peso e spinta. Il totale netto deve essere positivo in modo che l'influenza di spinta e sollevamento mantenga un piano in aria. La spinta e il sollevamento dipendono dalla densità dell'aria. Quindi è più facile ottenere il sollevamento e la spinta ideali a quote più elevate rispetto a quote più basse. Quindi, quanto in alto vola un aereo non è fissato, tranne per il limite del vuoto dello spazio in cui l'atmosfera diventa troppo sottile per far funzionare l'aerodinamica.
Sollevamento e spinta sono le forze principali che rendono possibile il volo. Finché sono maggiori del peso o della resistenza, l'aereo volerà. La spinta è l'accelerazione in avanti prodotta dal motore di un aereo. Meno densa è l'aria, maggiore è la spinta che un aereo deve produrre per creare la portanza necessaria. La spiegazione completa è piuttosto complicata, ma il modo migliore per mettere è che ogni aereo ha una condizione massima che riesce a volare. Questo massimo è la migliore combinazione possibile di densità, velocità e sollevamento per far volare l'aereo. Ecco perché l'altezza che un aereo può volare può variare così tanto. Dipende dalle esigenze dell'aereo.
Un buon esempio sono i turbo jet commerciali. I getti turbo volano al di sotto della velocità del suono. Pesano anche molto. Al fine di raggiungere condizioni di volo ottimali e volare a velocità sufficientemente convenienti da rendere redditizi i viaggi aerei, la maggior parte degli aerei commerciali volano a 30.000 piedi. Questo è abbastanza alto che un aereo ha la minima resistenza e può raggiungere la velocità massima che i suoi motori possono produrre in sicurezza. Le imbarcazioni supersoniche come i caccia e gli aerei spia possono volare molto più in alto. Questo perché il design del piano rende più semplice per il piano resistere alla resistenza e produrre una maggiore spinta per compensare l'aria più sottile.
Vediamo quindi quanto in alto un aereo può volare è determinato dal suo uso, dalla resistenza, dall'elevazione, dalla spinta e dal peso. Sappiamo anche che un limite assoluto di aerei sarà dove l'aria diventa troppo sottile per agire come un fluido che è il livello più alto dell'atmosfera. In questo momento gli scienziati stanno cercando di sfruttare questo livello superiore dell'atmosfera per aiutare gli aerei a volare ancora più velocemente. Tuttavia ci sono ancora barriere come attrito e design del motore.
Abbiamo scritto molti articoli sugli aerei per Space Magazine. Ecco un articolo sull'aereo più grande, ed ecco un articolo sulle immagini degli aeroplani.
Se desideri maggiori informazioni sugli aerei, consulta questi articoli da How Stuff Works. Ecco un articolo su come gli aeroplani volano.
Abbiamo anche registrato un intero episodio di Astronomy Cast all GPS Navigation. Ascolta qui, episodio 212: Navigazione GPS.
fonti:
NASA
Come funzionano le cose
