mercoledì, 2 Dicembre, 2020

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Ludwig Prandtl: uno dei padri fondatori dell’aerodinamica

Un uomo che nel campo dell’aviazione ha sicuramente dato un contributo fondante è stato Ludwig Prandtl, da tutti riconosciuto come il papà della moderna Aerodinamica. I suoi contributi all’aerodinamica subsonica e supersonica sono noti e hanno reso possibile a tutti gli ingegneri del mondo la possibilità di fare calcoli e simulazioni numeriche, di poter comprendere più a fondo un fenomeno complesso e affascinante come quello del volo.  

Gli anni Giovanili

Ludwig nacque il 4 febbraio 1874 a Freising, un piccolo borgo della Bavaria. Suo padre Alexander era un professore di ingegneria alla facoltà di Agraria della vicina Weihenstephan. Sua madre, Magdalene Ostenmann, era molto malata. Di tre figli avuti, solo Ludwig era sopravvissuto e quindi crebbe come figlio unico. Date le condizioni precarie della madre, il giovane passò molto tempo con il padre; di conseguenza, iniziò a leggere di fisica, si appassionò di tecnica ed il padre incentivò questa sua tendenza spingendolo a studiare le leggi naturali. Questo ambiente forgiò la sua anima di scienziato, dandogli la straordinaria capacità di arrivare al cuore dei problemi che affrontava.

A dieci anni, Prandtl fu accettato alla Technische Hochschule di Monaco dove si dedicò allo studio della Meccanica Applicata, come allievo di August Foppl. In sei anni ottenne un dottorato all’ Università di Monaco, ma ad un caro prezzo: nel 1896 morì il padre e due anni dopo la madre; a due anni dalla morte di quest’ultima, Prandtl proseguì i suoi studi sulla Meccanica Applicata, in particolare sulla Meccanica dei Solidi. La sua tesi di dottorato fu una bellissima dissertazione sulla instabilità elastica di un solido sotto l’azione di flessione e distorsione. 

Come è possibile che un uomo che non aveva interessi nella fluidodinamica, abbia ottenuto tali risultati? La risposta è da ricercarsi nel lavoro: è l’esperienza pratica ed il confrontarsi con problemi reali a portare una persona verso un interesse o un altro. Aveva infatti iniziato a lavorare presso la MAN (Maschinenfabrick Augsburg di Nuremburg), dove si cimentò con la meccanica dei fluidi: lavorava nell’ufficio addetto al progetto e costruzione di pompe idrauliche in grado di risucchiare detriti di lavorazioni meccaniche. Da qui i suoi contributi presero un ascendente esponenziale.

L’anno dopo divenne professore di Meccanica presso il Dipartimento di Matematica della Scuola Tecnica di Hannover, dove continuò a condurre i suoi esperimenti sulla meccanica dei fluidi; fu qui che tirò fuori la teoria dello strato limite e iniziò a cimentarsi con lo studio dei moti supersonici negli ugelli. 

Gli Anni d’Oro

Dopo qualche anno, fu chiamato a dirigere il prestigioso laboratorio di Aerodinamica dell’Università di Gottinga. Qui il governo tedesco negli anni 1903-1930 stanziò decide di miliardi di marchi per portare avanti ricerche militari, che ebbero un impatto strategico nelle Grandi Guerre: la superiorità tedesca veniva da questo e dal sistema educativo scolastico, che ancor oggi vanta eccellenze mondiali. Gottinga era un paradiso delle meraviglie dove ingegneri, fisici e scienziati potevano divertirsi nei loro interessi e nelle loro ricerche.

Ludwig Prandtl
Figura 2. Prandtl e il suo canale idrico di test. 1904. 

Prandtl era e rimase un uomo umile, interessato a dare il suo contributo alla scienza al di là dei riconoscimenti. C’è un racconto molto singolare riguardo il suo matrimonio. Si dice che, nel 1909, Prandtl decise che era giunta l’ora di sposarsi e non sapendo come si facesse – basti pensare che il padre morì quando lui aveva 16 anni e 18 quando morì la madre – chiese consiglio alla moglie del suo vecchio maestro Mrs Foppl, che lo aveva accolto come un figlio. Prandtl chiese proprio di sposare una delle loro figlie, ma non disse quale delle due. La decisione fu lasciata alla famiglia, che alla fine optò per la maggiore, Gertrude. I due si conoscevano solo superficialmente ma la loro unione fu felice. Ebbe due figlie nate nel 1914 e nel 1917. 

A Gottinga, Prandtl si dedicò alla teoria del filetto portante e agli studi sui fluidi supersonici che portarono alla famosa correzione di Prandtl-Glauert, elaborata insieme all’amico e allievo Glauert. Ispirò molti suoi allievi di fama mondiale quali: Jakob Ackeret, Theodore von Karman, Hans Multhopp, Max Munk, Herman Schlichting e Theodor Meyer; tutti loro hanno contribuito alla scienza aeronautica, sull’esempio del loro maestro. Fu proprio questo il suo più grande contributo come maestro: seminare l’amore per la scienza e la tecnica. 

Gli ultimi anni di Prandtl

Nel 1922, insieme all’amico Richard Von Mises, grande matematico austriaco, fondò la GAMM, Associazione Internazionale di Matematica Applicata e Meccanica, di cui fu presidente dal 1922 al 1933. Prandtl lavorò a Gottinga fino alla sua morte il 15 agosto 1953 e tutto il suo lavoro è usato attivamente ancor oggi sia nell’aerodinamica che nell’ingegneria chimica. Gli è stato dedicato un cratere sul lato oscuro della Luna; nel 1922 è entrato di diritto nell’ International Air & Space Hall of Fame al San Diego Air & Space Museum.

Un altro dei padri fondatori dell’aerodinamica fu Leonardo da Vinci.

A cura di Antonio Tramontano.

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  1. John D. Anderson, Fundamentals of Aerodynamics