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Fig. 2 - Arpa eolica di Athanasius Kircher, 1650
Fig. 1 - Mulino a vento persiano, VII secolo d.C. Fig. 3 - Braccio rotante di John Smeaton, 1759
Fig. 4 - Douglas DC-3, 1935 Fig. 5 - Kamm K-3, 1938
Quasi contemporaneamente si diffondono proiettili nell’aria.
in Persia (VII secolo d.C.) curiosi mulini a La concezione dei mulini a vento persiani
vento ad asse verticale (Figura 1), racchiusi ricompare nel 1650 in Misurgia Universalis,
in strutture murarie con un’apertura a forma
di imbuto orientata nella direzione dei realizzazione dell’arpa eolica, lo strumento
l’opera di Athanasius Kircher che illustra una
venti dominanti; il vento si insinua attraverso
questa apertura ed aziona le pale del regnanti. L’arpa è costituita da un imbuto
mitologico il cui suono cullava il sonno dei
mulino sfruttando l’accelerazione dovuta che favorisce l’incanalamento dell’aria entro
all’incanalamento del flusso [6].
una scatola dove sono poste le corde che
Il primo a trattare i problemi aerodinamici risuonano per azione del vento (fig. 2).
su basi tendenzialmente razionali è Leonardo
da Vinci [4]: nel Codice Atlantico è lizza il braccio rotante, il primo strumento
Fra il 1742 e il 1746 Benjamin Robins rea-
riportata un’immagine suggestiva dalla per misurare le azioni aerodinamiche su un
quale si nota come una coppia di piastre, corpo. Il corpo è montato all’estremità di
poste longitudinalmente e trasversalmente un’asta che ruota intorno a un asse verticale;
la forza con cui l’aria resiste alla penetra-
al flusso incidente, diano luogo a scie vorticose
diverse. Lo stesso Leonardo da Vinci zione del corpo è misurata con una puleggia
e un contrappeso. Robins usa la propria
studia a lungo la forma dei pesci e degli
uccelli per ottimizzare la penetrazione dei invenzione per studiare, ancora una volta,
la forma migliore dei proiettili. Pochi anni
dopo John Smeaton, uno dei più grandi
ingegneri della storia, perfeziona il congegno
di Robins realizzando un apparecchio
evoluto (fig. 3) con il quale dapprima misura
la forza del vento sulle pale dei mulini,
poi inverte il problema e determina la
forma delle pale che massimizzano la produzione
energetica; è la prima volta che un
ingegnere studia razionalmente la forma
per perseguire un preciso obiettivo. Probabilmente
non è casuale che due anni dopo
le misure di Smeaton compaia in Olanda il
primo mulino a vento con pale di forma aerodinamica
[2, 6].
Avvalendosi ancora di un braccio rotante,
nel 1878 Vincenc Strouhal stima l’intonazione
dei suoni prodotti da barre e fili metallici
che penetrano l’aria ortogonalmente
al proprio asse. Dimostra in particolare che
i toni eolici (le frequenze n) dipendono da
due parametri: il diametro d dell’elemento
e la velocità v dell’elemento nell’aria (n =
Sv/d, essendo S una grandezza adimensionale
successivamente chiamata numero di
Strouhal). E’ il preludio degli studi condotti
da Theodore Von Karman a Gottinga fra il
1911 e il 1912, che definiscono le proprietà
della scia vorticosa che si forma alle spalle
di un corpo immerso in un flusso [7].
Nel frattempo Christian Vogt, un ingegnere
danese appassionato e studioso del
volo degli albatros, intuisce che gli uccelli
possano librarsi nell’aria non in virtù della
pressione sulla faccia inferiore dell’ala, bensì
della depressione sulla faccia superiore.
Si reca quindi in Inghilterra per esporre le
proprie intuizioni a uno degli studiosi più
insigni dell’epoca, Horatio Frederick Phillips.
Con grande pragmatismo Phillips risponde
che l’unico modo per dimostrare
la veridicità di una simile idea è sviluppare
esperienze. Vogt accetta il consiglio e nel
1893 entra in contatto con Otto Valdemar
Irminger, ingegnere responsabile dell’officina
del gas di Copenhagen e appassionato
di aerodinamica. Dal loro incontro trae origine
la più grande scuola di aerodinamica
del ‘900 [8].
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4 COSTRUZIONI METALLICHE LUG AGO 09