Cos’è l’aerodinamica: troppa aria fa male

Chi è appassionato di corse o, come si dice oggi, motorsport, si trova spesso alle prese con una parola che può risultare misteriosa: aerodinamica. Si tratta però di una parola sempre più presente anche quando si parla di vetture stradali, per motivi opposti. In particolare, nelle cronache delle corse sentiamo molto spesso l’espressione “carico aerodinamico“. Invece, a proposito delle normali automobili di produzione, ci arriva alle orecchie l’espressione “efficienza aerodinamica“. Quindi cos’è l’aerodinamica? Senza addentrarci nelle complessità ingegneristiche, cerchiamo di comprenderne il significato pratico. Nella nostra vita di tutti i giorni, esso si traduce in tanto carburante risparmiato o sprecato, quindi denaro e, non ultimo, anche maggiore o minore inquinamento.

L’ARIA, QUESTA SCONOSCIUTA
Partiamo dalla definizione. L’aerodinamica è una scienza; essa studia i fenomeni che accompagnano il movimento dell’aria e dei corpi che in essa si muovono. Infatti qualsiasi oggetto (veicolo, animale o persona) quando si muove nell’atmosfera sposta una determinata massa d’aria, il cui movimento intorno all’oggetto ne determina il comportamento dinamico. In altri termini, il modo in cui ci muoviamo dipende strettamente dall’effetto che ha su di noi la massa d’aria che il nostro movimento sposta.

UNA RESISTENZA CHE NON CI PIACE
I due fenomeni che più c’interessano si chiamano resistenza e portanza. La portanza ha significato in campo aeronautico; per i veicoli terrestri è importante invece ottenere il suo opposto, cioè la deportanza. Quando un corpo si muove nell’aria viene ostacolato dall’attrito fra l’aria e la propria superficie: questa forza è la resistenza aerodinamica. Essa dipende principalmente da due fattori: la velocità del corpo in movimento e la sua forma. Maggiore è la velocità, maggiore sarà la resistenza.
Per quanto riguarda la forma, quella che offre meno resistenza all’aria è il profilo a goccia, appunto quello di una goccia posizionata orizzontalmente. Quella che ne offre di più è il cubo. Ecco perché un camion ha una maggiore resistenza aerodinamica di un’automobile coupé. La resistenza aerodinamica si misura con un valore chiamato coefficiente, noto anche come Cx (o Cd), sigla che sicuramente avrete già sentito. Minore è il Cx, minore è la resistenza, quindi si dice che il veicolo ha una maggiore efficienza aerodinamica.

PORTANZA E DEPORTANZA, L’AUTO NON E’ UN AEREO
Arriviamo a portanza e deportanza. Questi fenomeni diventano rilevanti a velocità elevate, mediamente da circa 120 Km/h in su. Il veicolo in movimento genera un corrispondente movimento dell’aria che crea una forza verticale, la portanza, che tende a sollevarlo da terra. Se la velocità dell’aria che scorre sotto al veicolo è inferiore a quella che gli scorre sopra, sarà maggiore la pressione dell’aria sotto rispetto a quella sopra, quindi il veicolo si solleverà dal suolo. Questo principio è sfruttato dagli aerei, tramite l’uso di apposite appendici, le ali.

Al contrario, se l’aria sopra è più lenta di quella sotto, la pressione sarà maggiore sopra rispetto a quella sotto; quindi il veicolo sarà schiacciato a terra: abbiamo così la deportanza. E’ quello che serve ai veicoli terrestri quando si muovono ad alte velocità. Anche loro usano delle ali, solo che la loro forma è rovesciata rispetto a quella degli aerei. Questa differenza di pressione dell’aria intorno all’auto (maggiore sopra e minore sotto) è chiamata anche effetto suolo. E’ ottenuta anche tramite altri accorgimenti, come minigonne, diffusori, estrattori, eccetera.
Perché le auto da corsa hanno bisogno di tutte queste cose? Perché a velocità molto alte devono contrastare la forza di portanza che altrimenti tenderebbe a farle decollare; questo consente loro di ottenere delle velocità molto elevate, soprattutto in curva. La deportanza viene talvolta definita anche come carico aerodinamico. Letteralmente è la forza che spinge la vettura al suolo. In una Formula 1 moderna lanciata in pieno rettilineo questo carico può tranquillamente superare il triplo della sua massa.

C’è un prezzo da pagare: ogni appendice aerodinamica in più “rovina” la forma dell’auto e le fa aumentare la resistenza aerodinamica. Quindi servirà più potenza da parte del motore. E’ il motivo per cui nei circuiti molto veloci con lunghi rettilinei e poche curve, come Monza o Indianapolis, il profilo delle ali è molto meno inclinato verso il basso (si dice che è “scarico”). Invece nelle piste lente come Montecarlo con pochissimi rettilinei e numerose curve, è notevolmente inclinato, quindi carico.

L’AERODINAMICA NELLE AUTO DI TUTTI I GIORNI

Nelle automobili stradali, dove non si raggiungono velocità come quelle delle piste, non s’incontrano troppi problemi di portanza, quindi le ali non servono. Resta invece importante l’efficienza aerodinamica. Ci riferiamo alla marcia in autostrada. Poiché la resistenza dipende anche dalla forma, un veicolo dall’elevato Cx avrà bisogno di più potenza per raggiungere la velocità di crociera di 130 Km/h, rispetto ad uno dal Cx minore. Più potenza significa più carburante, quindi maggiori consumi e maggiori emissioni inquinanti. Un elemento da tenere in considerazione, quando si scelgono auto molto ingombranti. Oppure quando si carica un divano sul tetto.