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Perchè un'autovettura con una buona aerodinamica ha un consumo più contenuto?

Il motivo per il quale un'autovettura con un'aerodinamica curata ha un consumo inferiore di carburante, è legato all'esistenza della resistenza aerodinamica (vedi lezione sull'origine fisica della resistenza aerodinamica). Il flusso di aria che avvolge l'automobile durante il suo movimento, a causa della viscosità dell'aria, non riesce a richiudersi perfettamente dietro al corpo. Se l'aria fosse invece un fluido perfetto, e quindi privo di viscosità, i filetti fluidi di aria che si aprono al passaggio dell'autovettura avvolgendola, dopo il passaggio del corpo si richiuderebbero perfettamente dietro di esso, tornando alla situazione iniziale precedente al passaggio dell'autovettura. Questo invece non accade, e verso la coda dell'autovettura i filetti fluidi si distaccano dalla superficie della carrozzeria. Dietro l'autovettura si forma 

quindi una scia vorticosa, costituita da innumerevoli vortici. Questo fatto determina una differenza del valore della pressione davanti e dietro l'autovettura. La scia o la vorticità sono sinonimi di depressione, ossia di bassa pressione. Accade quindi che dietro l'automobile vi sia un valore più basso di pressione rispetto al valore della pressione che vi è davanti. In altre parole P1 > P2. La depressione che esiste dietro all'autovettura può essere vista come una specie di aspirazione, che aspira all'indietro l'automobile. Tale aspirazione tende quindi a trattenere l'autoveicolo il quale quindi incontra 

più difficoltà a compiere il suo moto in avanti. Un'automobile con una buona aerodinamica può essere vista come un corpo di buona penetrazione aerodinamica. La sua proprietà è quella di accompagnare i filetti fluidi di aria lungo la carrozzeria il più possibile verso il termine dell'autovettura, impedendo quindi che si distacchino dalla carrozzeria prima del dovuto. questo permette di rendere più piccola la scia a valle del corpo. Più la scia è piccola, minore è l'aspirazione dietro all'autovettura, ossia minore è la forza che tende a trattenere il corpo. Tale forza è proprio la resistenza aerodinamica; più precisamente è una componente della resistenza aerodinamica totale (ed è la maggiore) che prende il nome di resistenza aerodinamica di forma o di scia. Più e grande la scia, più è grande la resistenza aerodinamica. Più l'autovettura ha un'aerodinamica curata, più piccola è la scia dietro di essa, e quindi più piccola è la resistenza aerodinamica. La resistenza aerodinamica è perciò una forza applicata all'autovettura rivolta all'indietro. Tale forza la indico con D  (D=Drag che in inglese indica la resistenza aerodinamica). Ora, per permettere il moto dell'autovettura, è necessaria un'altra forza applicata al corpo rivolta questa volta in avanti. Questa forza è la trazione, che indico con T. La trazione T del veicolo viene generata dal gruppo motopropulsore, il quale è un meccanismo che trasforma l'energia chimica della benzina in energia meccanica che fa girare le ruote dell'autoveicolo. Una trazione T grande richiede un grande consumo di benzina, mentre una trazione T piccola richiede un piccolo consumo di benzina. Ritornando ora al discorso della resistenza aerodinamica D, risulta intuitivo che quando si ha una D grande, per permettere il movimento dell'autovettura occorrerà una trazione T grande e quindi di conseguenza un grande consumo di benzina. Un'automobile con un'aerodinamica molto curata permette di avere una resistenza piccola D piccola e quindi richiede una trazione T piccola, e questo significa un consumo di benzina piccolo. Per questo motivo un'automobile con una buona aerodinamica presenta un consumo di benzina inferiore rispetto ad un'autovettura dello stesso peso con una pessima aerodinamica. Lo stesso discorso qui effettuato per le automobili vale anche per gli aerei ultraleggeri ed i velivoli in generale. In questo caso la trazione è costituita dalla trazione dell'elica o dal getto di un motore a reazione.

Ing. Massimiliano Ghielmetti;  docente di Aerotecnica

Per eventuali domande ed approfondimenti, scrivere a ghielmetti.m@lightairplanes1.com

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Indice delle lezioni dell'ingegnere

Gennaio 2006

09/01/06: profili laminari NACA a sei cifre

05/01/06: profili NACA

02/01/06: principio di sostentamento dei dirigibili e delle mongolfiere

Dicembre 2005

31/12/05: aerodinamica della pallina da golf

29/12/05: definizione di lunghezza di decollo

27/12/05: interpretazione circolatoria della portanza aerodinamica

23/12/05: sostentazione aerodinamica ed aerostatica

16/12/05: curva coefficiente di resistenza  Cd - coefficiente di portanza CL

15/12/05: perchè un'automobile con una buona aerodinamica ha un consumo più contenuto?

14/12/05: curva coefficiente di portanza  CL - angolo di incidenza alfa

13/12/05: lo stallo

12/12/05: problematiche dell'ala a freccia negativa

10/12/05: caratteristiche aerodinamiche dell'ala a freccia

01/12/05: caratteristiche aerodinamiche delle piante alari

Novembre 2005

30/11/05: formulazione analitica della portanza aerodinamica

29/11/05: origine della portanza aerodinamica

28/11/05: formulazione analitica della resistenza aerodinamica

27/11/05: la resistenza aerodinamica di interferenza

26/11/05: la resistenza aerodinamica indotta

25/11/05: lo strato limite

24/11/05: resistenza aerodinamica di attrito

23/11/05: resistenza aerodinamica di forma o di scia

22/11/05: origine della resistenza aerodinamica

 

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