Per muoversi sull’acqua, un’imbarcazione ha bisogno di una forza esterna che la spinga e le permetta di vincere la resistenza durante il moto. In passato esistevano molti modi per generare spinta, riconducibili a quattro categorie. La prima è la forza umana, come remi e pagaie; la seconda è la forza animale, come il traino; la terza è la forza del vento, come nel caso delle vele; la quarta è la forza meccanica, come quella delle ruote a pale e delle eliche.
Con il continuo progresso della scienza e della tecnologia, le eliche si sono affermate tra i numerosi dispositivi di propulsione. Nel 1752, alcuni fisici riferirono che l’elica era superiore ai diversi sistemi di propulsione esistenti fino ad allora. In particolare, con l’avvento dei motori a vapore ad alta velocità, le eliche sostituirono molti altri sistemi di propulsione e si diffusero gradualmente.
Il principio di funzionamento dell’elica è relativamente semplice. Le pale sfruttano il movimento dell’acqua per imprimere al flusso una velocità opposta alla direzione della spinta; il flusso esercita così sull’elica una forza di reazione, ovvero la spinta. Il teorema della quantità di moto della meccanica dei fluidi permette di spiegare il fenomeno anche in questo modo: quando l’acqua attraversa il disco dell’elica, accelera per effetto delle pale e la sua quantità di moto cambia. Secondo il teorema della quantità di moto, la variazione della quantità di moto del fluido in un determinato intervallo di tempo è pari alla forza che esso riceve. La forza di reazione corrispondente alla variazione della forza esercitata sul fluido è proprio la spinta dell’elica.
