Atletica · Fisica

Meccanica: La trilogia Capitolo 3. Fattori Aerodinamici

Ecco qua il terzo e l’ultimo capitolo della trilogia.
Questo capitolo è particolare, riguarda esclusivamente il lancio del disco e il tiro del giavellotto,poiché sono i più soggetti a questi tipi di fattori.
In questo articolo mi esprimerò in modo molto generico riguardo i fattori ambientali  per poi parlarne più approfonditamente in altri articoli specifici  riguardo i fattori ambientali di un specifico attrezzo.

Nel lancio come il disco e il giavellotto la misura dipende dall’angolazione di uscita è dalla velocità.
Le forme  che presentano questi attrezzi, una volta lanciati  non descrivono delle normali curve paraboliche.
Il giavellotto e il disco presentano la resistenza dell’aria sia nella parte anteriore dell’attrezzo sia ai lati dell’attrezzo.

La resistenza  dell’aria è l’attrito che l’aria imprime in modo tale che l’attrezzo perda energia cinetica e quindi velocità.
In un attrezzo es. il disco nella sua parte anteriore si forma a causa dell’aria una zona di alta pressione e una zona turbinosa nella parte posteriore poiché l’aria si raccoglie in un modo irregolare causando una depressione.
L’energia cinetica prodotta da questa depressione è la causa  per cui l’attrezzo non avanza

bernulli disco

La velocità in cui si lascia l’attrezzo è anche causa della resistenza dell’aria.
Di fatti la resistenza è proporzionale al quadrato della velocità di uscita.
Quando l’attrezzo viene lanciato in modo inclinato al vento relativo (movimento dell’aria in rapporto all’attrezzo, esso non si oppone completamente nella traiettoria dell’attrezzo siccome varia sia la sua forza che la sua direzione)la risultante delle forze viene scomposta nelle sua fase orizzontale (il traino) e nella sua fase verticale ( l’impulso).

traino-impulso

Modificando l’angolo di questa inclinazione anche minimo l’intero lancio cambia.
In quanto il vento relativo non opponendosi sempre alla traiettoria dell’attrezzo, il piano dell’attrezzo non riesce a coincidere con la  sua traiettoria formando cosi l’angolo di incidenza, la quale può essere positivo o negativo( ossia al di sopra o al di sotto della traiettoria).
L’ angolo l’attrezzo forma con la risultante orizzontale è chiamato invece angolo di assetto
Quando quest’ultimo angolo è uguale a 0° non avviene la portanza dell’aria nella parte inferiore dell’attrezzo, man mano che quest’angolo aumenta in questa parte dell’attrezzo si crea una zona turbolenza la quale   aumenterà l’angolo sul bordo posteriore dell’attrezzo.

Le forme del disco  e del giavellotto, insieme al loro angolo di uscita permettono all’aria di agire in modo più rapido nella parte superiore rispetto alla parte inferiore, ciò comporta la diminuzione della pressione sopra l’attrezzo mentre le forze dirette verso l’alto (l’impulso) saranno più forti di quelle che agiscono verso il basso.
Tutte le forze agenti sull’attrezzo sono addizionate dando un unica risultante applicabile ad un punto chiamato centro d’impulso.
Il centro d’impulso cambia in base all’angolo d’attacco, se quest’ultimo avanza, il centro avanza, invece se il vento relativo avanza il centro d’impulso si arretra.
C’è un valore in cui l’angolo d’attacco non può superare ed è l’angolo di stallo, se si viene a superare questo angolo si vengono a creare zone turbinose impediscono la normale raccolta dell’aria nella parte superiore dell’attrezzo favorendo cosi il traino (la forza  risultante orizzontale) e infine la perdita velocità

Fonti e immagini :Principi di meccanica in Atletica Geoffrey H.G. Hudson, Edizione Atl.Leggera 1971
1° immagine: Fisica degli Sport Lezione 17,
http://personalpages.to.infn.it/~peroni/fis_bio/ph208_it/ph208_lec17.pdf

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