Inizio della manipolazione MHD1
**Il volo supersonico senza "bang". **
...Immaginiamo un profilo a lentezza immerso in un flusso gassoso supersonico. Si creeranno onde d'urto (attaccate), onde piane. Due di queste onde partiranno dal bordo d'attacco e altre due si troveranno vicino al bordo di fuga. In prospettiva:
**Vista di profilo: **
Analogia idraulica.
...Esiste un modo molto semplice per comprendere, per analogia, il meccanismo di formazione delle onde d'urto. In un flusso liquido a superficie libera, la propagazione delle onde di superficie è equivalente a quella del suono in un gas. Prendiamo ad esempio una massa fluida ferma. Un pescatore osserva il galleggiante e tira leggermente la lenza. Questo galleggiante oscillerà e darà inizio a onde circolari, che si propagheranno ad una velocità dell'ordine di alcuni centimetri al secondo:
...Nella vostra vasca da bagno, otterrete lo stesso risultato spostando su e giù un bastoncino per i denti o un fiammifero.
Se il fluido è in movimento (vista dall'alto), queste onde circolari, che non sono state emesse nello stesso momento, si sposteranno:
...L'immagine a destra corrisponde a un movimento "sonico". Le onde sonore sono l'immagine di una perturbazione di pressione in un gas. Queste esperienze di analogia idraulica, una volta insegnate all'École Nationale Supérieure de l'Aéronautique (Supaéro), di cui sono stato allievo, erano oggetto di laboratorio.
...Cosa succede quando il fluido si muove a una velocità superiore a quella di propagazione delle onde di superficie? Otteniamo lo schema seguente:
..Le perturbazioni emesse dall'oggetto tenderanno ad accumularsi lungo due linee uscenti dall'oggetto.
...Non tutti hanno un corso d'acqua a portata di mano. Pertanto, invece di considerare un oggetto fermo in un corso d'acqua, si può spostare l'oggetto e ottenere lo stesso risultato. Farete lo stesso nell'acqua della vostra vasca da bagno, spostando il vostro fiammifero o la punta del vostro bastoncino per i denti, più affilata. Si formeranno allora quelle che si chiamano "onde di Mach". Se conoscete la velocità a di propagazione delle onde di superficie e la velocità V di spostamento dell'oggetto, è facile calcolare l'angolo di Mach a .
...Inversamente, se si misura questo angolo a, si può calcolare la velocità V del fluido.
...Le onde di Mach saranno tanto più inclinate quanto più elevata è questa velocità V.
...Un canale è un ottimo laboratorio idraulico dove la velocità V è variabile, crescente verso valle. Se si mette il proprio fiammifero nell'acqua, si osserverà questo:
..Un altro "laboratorio idraulico" è costituito da un canale. Le asperità presenti sulla superficie verticale del marciapiede, in contatto con l'acqua in movimento, danno origine alle onde di Mach, così come quelle che bordano l'altra estremità del canale. La superficie dell'acqua è così segnata da questo reticolo d'onde, che indicano contemporaneamente la direzione e la velocità del flusso. Il fluido scorre lungo la bisettrice interna delle onde di Mach. Se il flusso, nel canale, avviene a velocità costante, la superficie liquida è segnata da onde, onde di Mach, formando delle "righe parallele":
...Se la velocità dell'acqua cresce, verso valle, perché la pendenza aumenta, le onde si inclineranno:
..Fenomeno inverso se c'è un rallentamento del fluido, perché la pendenza diminuisce:
..Questo rallentamento, in un canale, può essere dovuto all'attrito dell'acqua sul fondo, quando la profondità diventa abbastanza bassa. Se osservate attentamente un flusso, noterete questo:
...Le onde di Mach si raddrizzano man mano che vi avvicinate al "bordo dell'acqua", l'attrito sul fondo rallentando il flusso. Quando le onde diventano perpendicolari al flusso, la velocità è scesa fino a quella di propagazione delle onde di superficie. Il flusso è diventato "subsonico". In questa zona le onde di Mach scompaiono. Se immergete un fiammifero o un ago per capelli nel flusso, potrete verificarlo.
...Così ci sono molte cose da imparare dall'osservazione dei canali.
...Se il canale gira, si avranno due casi. Ecco il primo:
..Prendendo questa curva, l'acqua si accelererà. Otteniamo ciò che in meccanica dei fluidi si chiama un "ventaglio di espansione". Il fatto che le caratteristiche si inclinino segnala questa accelerazione. Corrispondentemente, l'altezza dell'acqua, equivalente alla pressione in un gas, diminuirà. Si può completare questo disegno aggiungendo la seconda famiglia di onde di Mach:
....Per saperne di più sulla MHD, fare riferimento alla striscia a fumetti che ho pubblicato nel 1983 presso Éditions Belin, 8 rue Férou, Parigi 75006. Potete anche ottenere la versione cd di questo album sul "Cd-Lanturlu". Accesso al modulo d'ordine cliccando sull'icona in basso alla pagina.
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Contatore inizializzato il 1° giugno 2000