Salve a tutti,mi rivolgo alla vostra immensa conoscenza per risolvere un enigma che mi frulla nella mente da tempo:
immaginate un aereo che decolla,una volta raggiunta l’altezza di crociera,l’aereo incomincia a volare dritto,cioe’ parallelo al suolo in una direzione e SENZA MAI EFFETTUARE CORREZIONI,anche per molto tempo tipo 2-3 ore o anche di piu’ a seconda del viaggio,ora la mia domanda è la seguente : visto che la terra è una sfera,come fa l’aereo a rimanere sempre alla stessa altitudine e a non finire nello spazio profondo dato che andando dritto finirebbe fuori dalla sfera?tra l’altro ho fatto 2 calcoli veloci e impostando una ipotetica velocita’ di crociera di 1000 km/h e tenendo presente la curvatura terrestre,viene fuori che l’aereo,percorrendo 16 km in un minuto si allontana dalla terra di circa 20 metri al minuto,quindi dovrebbe continuamente effettuare correzioni del muso verso il basso per compensare questa cosa,allora perche’ invece non fanno mai correzioni di questo tipo verso il basso?p.s. : le correzioni non vengono fatte neanche dal pilota automatico,me lo ha confermato un pilota Easyjet. Grazie a tutti.
L’aereo “vola dritto” perché genera una portanza tale da eguagliare il suo peso …
Il peso dell’aereo è espressione dell’attrazione gravitazionale e come tale ha un vettore che punta dritto verso il centro della sfera…
Finché nel Sistema (aereo) immetti solo l’energia necessaria al volo rettilineo l’aereo volerà a quota costante… per allontanarti dalla terra devi immettere più energia…
Concordo, l’aereo resta “diritto” rispetto al vettore gravitazionale. Non ha bisogno di correggere. Se per caso tendesse verso l’alto acquisirebbe energia potenziale, che verrebbe compensata da una riduzione di energia cinetica; questo lo farebbe rallentare e scendere. Ma vola in una condizione di equilibrio, che non richiede correzioni.
Ok quindi l’aereo praticamente essendo anche attratto dalla gravita’ fa una specie di traslazione cioe’ vola contemporaneamente sia in avanti che in basso,in effetti ha un senso ma non mi torna una sola cosa:il giroscopio dell’aereo durante questo tragitto in linea non si è mosso,quindi anche se l’aereo mantiene costante la distanza dalla terra per effetto della gravita’,succedera’ per forza che ad un certo punto l’aereo si ritrovi a “puntare” verso il cielo(ricordiamoci che il giroscopio ci dice che l 'aereo ha mantenuto sempre la stessa angolazione nello spazio) e questo invece non avviene,come mai?
No, Alexander, è l’esatto contrario. L’aereo non va ne’ in alto ne’ in basso. L’alto e il basso sono due direzioni definite rispetto al centro della Terra. Altrimenti, se ragioni come stai ragionando tu, ti viene fuori che gli astraliani se ne stanno a testa in giù 
Forse non mi sono spiegato bene io sto parlando della posizione dell’aereo nello spazio,provo in un altro modo: una volta che l’aereo è decollato,ipotizziamo che ad un certo punto che ne so dopo 10 minuti dalla partenza,l’aereo si metta in posizione orizzontale rispetto alla terra(in quel punto) e questo lo fa guardando semplicemente il giroscopio,e fin qui tutto ok,poi mettiamo che l’aereo non si muova piu’ da questa posizione/angolazione per un tempo x(questo lo possiamo tenere sotto controllo sempre guardando il giroscopio che è poi “l’orizzonte immaginario” dell’aereo stesso.
A questo punto immaginiamo di percorrere un quarto di giro del mondo,per capirci meglio immaginiamo che l’orologio sia una sfera e partiamo dalle ore 12:00 con una posizione dell’aereo orizzontale(quindi parallela al terreno) e arriviamo alle 3,a questo punto visto che il giroscopio ci ha detto che l’aereo è sempre stato nella stessa posizione/angolazione iniziale che era quella orizzontale(rispetto al punto di partenza ovviamente),dovremmo ritrovarci con l’aereo in posizione ore 3 sempre alla stessa distanza dalla terra grazie alla gravita’ ok,ma in una posizione/angolazione diversa di 90 gradi rispetto alla terra e quindi perpendicolare ad essa e non piu’ parallelo,quello che voglio dire è che la gravita’ puo’ anche tenere l’aereo alla stessa distanza da terra ma non lo fa girare(o meglio non gli fa abbassare la punta) perche’ lo sappiamo dal giroscopio,allora perche’ dopo questo tragitto invece l’aereo si ritrova sempre parallelo al terreno?
il giroscopio (ovvero la IMU) se ne accorge, eccome! Ma non te lo viene mica a dire, perchè assieme ai giroscopi ha accelerometri, e quindi capisce che la direzione della verticale si sta spostando, e ne tiene conto. Alla fine quello che tu vuoi è una posizione e velocità rispetto alla Terra, non rispetto alle stelle fisse. Se è per questo, la IMU si accorge anche della rotazione terrestre.
Ah ok se il giroscopio lavora anche con altri strumenti che gli dicono che la verticale sta cambiando allora ok adesso mi torna tutto,pensavo che il giroscopio sull’aereo fosse indipendente come quelli normali meccanici che ci sono a terra,ma se mi dici che invece praticamente si autoriprogramma con la nuova verticale in continuazione allora va bene cosi’ funziona tutto,grazie mille.
No, non si “autoriprogramma”, usiamo i termini corretti. La IMU ha tre giroscopi e tre accelerometri. I tre giroscopi definiscono l’orientamento della piattaforma stessa, che resta ferma rispetto alle cosidette stelle fisse, e quindi ruota rispetto alla Terra. I tre accelerometri danno informazioni sulle accelerazioni (appunto) nei tre assi (la M di IMU sta per Measurement). Integrando l’accelerazione hai la velocità, e integrando la velocità hai lo spazio percorso. Il processore poi riporta il tutto alle coordinate terrestri. Ma il vettore gravità visto dagli accelerometri varia continuamente, a seconda dell’orientamento della Terra rispetto alla piattaforma. Questa accelerazione costante va ignorata, altrimenti il suo integrale ti direbbe che stai schizzando verso lo spazio accelerando a 9,81 m/s^2 
e percorreresti milioni di km in un attimo!
Ah, la IMU tiene anche conto dei ratei rotazionali. Ci sono degli articoli interessanti in wiki, con delle belle foto
si ora capisco ancora meglio,molto interessante davvero vi ringrazio tutti per la disponibilità e per le risposte molto precise!
Scusa se rompo ancora,ci stavo pensando bene ed in effetti mi avete spiegato il motivo per cui vedo il giroscopio dell’aereo fermo quando in realta’ lui si sta continuamente aggiornando,pero’ è sempre rimasto il fatto del muso dell’aereo in posizione sbagliata,se ne’ il pilota automatico e ne’ quello reale provvedono ad abbassare il muso,alla fine del quarto di giro del mondo il muso dell’aereo è comunque a 90 gradi rispetto al terreno(anche se alla stessa altitudine iniziale),forse ci sono proprio delle impostazioni automatiche su tutti gli aerei che provvedono a questa correzione?o magari la gravita’ fa anche abbassare il muso dell’aereo alla giusta angolazione?insomma qualcuno o qualcosa deve pur far abbassare il muso dell’aereo per rimanere parallelo al terreno che è sferico giusto?
no, perchè ci sono le forze aerodinamiche che lo tengono lì, e il discorso di prima di energia potenziale/energia cinetica. Non ha l’energia per volare verso l’alto, e quindi resta nel punto dove le forze si bilanciano. Insomma, è sempre la gravità che lo tira verso la direzione giusta.
si si ma riguardo all’altitudine ho capito io parlavo proprio dell’angolazione dell’aereo rispetto al terreno,o forse mi stai dicendo che la gravita’ fa abbassare anche il muso dell’aereo oltre che tenerlo a quella altitudine?perche’ sono 2 movimenti diversi.
l’aereo vola con un assetto che gli garantisce la portanza. Se il muso sale la portanza aumenta, ma anche la resistenza. Dato che il centro di portanza è dietro al centro di gravità, l’aereo tende automaticamente a riprendere l’assetto corretto, in assenza di input esterni. E’ un sistema autostabile, governato dal vettore della gravità. Io non ho studiato aerotecnica, magari qualcuno te lo spiega meglio, ma l’aereo è in equilibrio solo se ha un certo assetto rispetto al vettore gravità, per una data velocità, spinta e posizione dei comandi. Direi che l’assetto si sposta continuamente e molto lentamente, man mano che il vettore gravità “ruota all’indietro” mentre l’aereo tenderebbe ad andare diritto come dici tu.
mmmm…interessante,ma non sono cosi’ convinto,qualcuno potrebbe gentilmente confermare questa ipotesi?
In un aereo convenzionale il centro di massa è davanti al centro di pressione (dove è “appeso” alla portanza) e i piani di coda sono deportanti per spingere verso il basso la coda e contrastare la tendenza del muso ad abbassarsi…
Questa configurazione è detta a stabilità statica convenzionale, ovvero l’aereo tenderà ad abbassare il muso e tornare ad un assetto stabile naturalmente… il 99% degli aerei vola così…
Ci sono aerei a stabilità statica rilassata, ovvero che hanno il centro di massa dietro al centro di pressione e piani di coda portanti (hanno il sedere pesante e devono tenerlo su)… questi aerei ( solo solo caccia) hanno bisogno di comandi di volo computerizzati per stare in aria perché necessitano di comandi continui per restare stabili (un esempio è l’F16, primo modello “instabile” che in volo livellato ha continui spostamenti Delle superfici di controllo)…
Di buono questa configurazione ha che non generi resistenza per tenere il beep basso ma tutte le superfici concorrono a tenere su l’aereo (se hai portanza hai resistenza e negli aerei convenzionali impianti di coda generano resistenza senza contribuire a sollevare pesi) e che l’aereo è più agile nelle manovre in quanto non devi vincere la tendenza a tornare in assetto…
Ci sono poi i Canard, come il VariEze, che non hanno piani di coda da di prua, portanti, e centro di massa anteriore al centro di pressione… sono quindi stabili ma non spingono in basso il sedere ma in alto il muso…
Per riassumere e farla semplice pensa alla ruota del carrello della spesa… Finché il centro di gravità (il perno che la lega al carrello) è davanti al centro di pressione (l’asse della ruota) la ruota corre dritta, stabile e tenderà a ritornare sempre in posizione, se si invertono di posto la ruota tenderà sempre a cambiare posizione…
PS forse ti manda in confusione il contrasto tra “volo orizzontale” e superficie terrestre sferica… prova a non chiamarlo “volo orizzontale” ma “volo perpendicolare al vettore del peso” …
grande spiegazione,sto incominciando a mettere tutti i tasselli al posto giusto nella mia testa eheheh,credo di aver finalmente capito ora ci ragiono su per bene e provo a cercare qualcosa per approfondire perche’ mi piace molto l’argomento,grazie davvero.
La quota di volo è anche chiamata tangenza, non a caso. La curvatura della superficie terrestre non è così pronunciata e l’azione dell’aria, come già spiegato, obbliga l’aereo a volare a quella quota. Se voli a quota è velocità costanti ed acceleri, l’aereo incrementa la quota se non la si compensa con i timoni di profondità. Questo solo per via della portanza.
Nel volo spaziale è tutta un altra storia.