Chiunque abbia mai messo una mano fuori dal finestrino di un’auto in corsa ha sperimentato senza saperlo alcuni principi fondamentali dell’aerodinamica. Se tenete la mano aperta, perpendicolare al flusso d’aria, sentite una forte resistenza che la spinge indietro. Basta però ruotarla di taglio ed all’improvviso la pressione diminuisce e la mano “taglia” l’aria con più facilità.
Immaginate ora che la vostra mano sia l’intera carrozzeria di un’auto. La forma non è solo una questione estetica: determina quanta energia serve per spostarsi, influisce sulla stabilità e incide direttamente sui consumi. Ed è proprio qui che entra in gioco l’aerodinamica.
L’aerodinamica, ovvero lo studio di come l’aria interagisce con un corpo in movimento, ha trasformato il mondo dell’automobile negli ultimi cento anni spingendo ingegneri e stilisti a cercare la forma perfetta per vincere la sfida contro la resistenza dell’aria.
La resistenza aerodinamica: il nemico invisibile
Quando un’auto si muove deve farsi strada tra le molecole dell’aria. Più veloce va, maggiore è la resistenza che incontra, proprio come accade con la vostra mano fuori dal finestrino. Questa forza contraria è detta resistenza aerodinamica (drag) ed è proporzionale al quadrato della velocità. Questo significa che, se raddoppia la velocità, la resistenza quadruplica, se invece triplica, la resistenza incrementa di nove volte. Per superare questa barriera invisibile senza sprecare troppa energia l’obiettivo dei progettisti è sempre stato quello di ottenere un basso coefficiente di resistenza aerodinamica, il così detto Cx. Più il Cx è basso, meno l’aria ostacola l’auto.
Oltre alla forma (Cx), un altro fattore che gioca un ruolo fondamentale in questa partita è l’area della sezione frontale. Più è grande, più aria l’auto deve spostare e maggiore sarà la resistenza incontrata. Un SUV, ad esempio, ha un’area frontale molto più ampia di una coupè sportiva. Quindi anche con un buon Cx (una buona forma), tenderà ad avere una resistenza maggiore rispetto a un’auto più bassa e affusolata.
Non spaventatevi se vi faccio vedere una formula matematica. Non dovete fare nessun calcolo. Semplicemente potete vedere come si combinano tutti i fattori che concorrono a “frenare” un veicolo in movimento. Eccola: Fd = ½ p V2 Cx A, dove Fd è la forza di resistenza aerodinamica in Newton [N] ; p è la densità dell’aria (circa 1,225 kg/m3 a livello del mare); V è la velocità del veicolo [m/s] ; Cx è il coefficiente adimensionale di resistenza aerodinamica; A è l’area della sezione frontale dell’auto [m2].
Le origini
L’interesse per il coefficiente di resistenza aerodinamica (Cx) delle automobili è nato con l’evoluzione dell’industria automobilistica e la crescente necessità di migliorare l’efficienza e le prestazioni dei veicoli. Uno dei pionieri fu Paul Jaray, ingegnere aeronautico che lavorava alla Zeppelin e sviluppò alcuni dei primi studi sulla penetrazione aerodinamica delle automobili.
Per capirne l’evoluzione possiamo dire che il Cx passa dal valore di circa 0,45 degli Anni ’30-’50 a quello di 0,35-0,30 degli Anni ’70-’80, a 0,28-0,25 degli Anni ’90-2000, fino ad arrivare in certi casi allo 0,20, dopo il 2010. Al Cx dedicheremo un capitolo a parte.
Oggi, con l’importanza dell’efficienza energetica e la crescente autonomia delle auto elettriche, l’aerodinamica è tornata a essere un fattore chiave nello sviluppo delle nuove vetture. Di certo la tecnologia saprà ancora sorprenderci.
