Il volo

Come volano gli Uccelli?
Sappiamo che ci sono diversi tipi di volo: battuto, planato, veleggiante, ronzato (quello del colibrì).
Puoi vedere qui le caratteristiche di specie diverse (per altri esempi vedi il sito dell'unità didattica realizzata dalla SMS di via Valenza, Torino, da cui abbiamo tratto immagini e spiegazioni):

 

Il barbagianni, un rapace notturno, vola quasi galleggiando ed al rallentatore: l'ala è larga ed arrotondatale penne hanno un margine sfrangiato che attutisce perfettamente il rumore dei colpi d'ala.

I fagiani sono mediocri volatori e preferiscono stare a terra. Se allarmati, si accovacciano, poi spiccano un salto, portando contemporaneamente le ali aperte verso il basso. Prendono il volo verticalmente, grazie alle loro larghe ali, e una volta in alto iniziano a planare il linea retta.

Il falco pellegrino è il più veloce uccello esistente: durante le picchiate, in caccia di altri uccelli, può raggiungere i 280 km/h. Si tuffa nell'aria con le ali parzialmente chiuse e colpisce violentemente la vittima con l'artiglio posteriore.

Il gheppio è un falconide. E’ in grado di librarsi immobile nell’aria, assumendo la posizione detta spirito santo, battendo rapidamente le ali ed aprendo a ventaglio le penne della coda.

Il rondone alterna veloci battute d'ala a brevi planate: le lunghe ali ricurve gli consentono di volare molto a lungo, senza soste, ad una velocità media di 40 km/h.

La poiana prende quota veleggiando all'interno delle termiche, correnti di aria calda diretta verso l'alto; usa il volo battuto solo per spostarsi da una corrente termica all'altra.

Ma su quali principi sifonda il volo?
Sai che tutti i corpi sulla Terra cadono verso il basso per la forza di gravità.
Per sollevarsi da terra e rimanere sospesi in aria, i corpi devo vincere il loro peso, Ci vuole una forza che li sostenga, e che i fisici chiamano portanza .
La portanza si ha quando l’aria si muove con velocità diversa sopra e sotto la superficie dell'ala, generando una differenza di pressione: se la velocità è maggiore, la pressione è minore, e viceversa (questo è il principio di Bernoulli, dal nome dello scienziato che lo ha studiato).

Il profilo delle ali di un aereo (o di un uccello) è fatto in modo che l’aria che scorre sopra deve fare un percorso più lungo e quindi deve muoversi più velocemente dell’aria che fluisce sotto. Per quanto detto sopra, il risultato è la portanza che mantiene l’aereo in aria.

Il volo  è poi ostacolato dalla resistenza dell’aria, dovuta alle forze di attrito tra le molecole dell’aria e la superficie dei corpi in movimento. La resistenza dipende dalla forma e da come sono levigate queste superfici. Si riduce la resistenza dell’aria levigando le superfici e adottando una forma aerodinamica.

Esperimento
Prendi un foglio di quaderno formato A4 non stropicciato.
Appoggia il bordo del foglio al vostro labbro inferiore e prova a soffiare con forza. Cosa accade? Perché?

da http://www.piccolipirati.it/

La parte libera del foglio tenderà a sollevarsi. L'aria è un fluido e, quando è ferma, la sua pressione (cioè la forza che agisce sulla superficie) è uniforme quindi il foglio pende per gravità verso il basso.


Quando soffia, l'aria che si trova sulla faccia superiore del foglio si muove e la sua pressione sul foglio diminuisce. 

Sulla faccia inferiore, invece, l'aria è rimasta ferma e la sua pressione è invariata. Il risultato è una spinta è sufficiente a vincere il peso del foglio.

(vedi anche http://lnx.sinapsi.org/public/portanza.swf )

L'immagine qui sopra raffigura un profilo alare: il flusso d'aria, prima di investire l'ala, si muove di moto laminare, cioè le particelle ad esso appartenenti vanno tutte nella stessa direzione indicata dalle linee azzurre.
Poi, a causa del profilo dell'ala, accade quello che è successo con il foglio.

In prossimità del bordo d'uscita si crea una zona di turbolenza. 
Se la turbolenza si formasse molto prima del bordo d'uscita, l'ala entrerebbe in stallo: questo avviene quando la velocità dell'aria è insufficiente a generare la portanza.