{"id":23289,"date":"2017-06-30T06:31:27","date_gmt":"2017-06-30T04:31:27","guid":{"rendered":"http:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/?p=23289"},"modified":"2019-08-18T14:05:09","modified_gmt":"2019-08-18T12:05:09","slug":"lesperimento-della-palla-non-puo-cadere","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/?p=23289","title":{"rendered":"L’esperimento della palla che non pu\u00f2 cadere"},"content":{"rendered":"

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Quando tutto \u00e8 acqua, l’aria \u00e8 intrisa d’umidit\u00e0, cos\u00ec come la pelle da cui traspira sudore, e qualora dovesse piovere, si sviluppa uno scroscio cos\u00ec potente da scuotere le chiome degli edifici. Acqua e caldo, caldo intenso e inusitato. Neanche il fresco di una bibita del frigorifero, pu\u00f2 cambiare il segno delle circostanze. Ed \u00e8 allora che si guarda verso la piscina, quando viene da pensare: se fossi un pesce, vorrei nuotare. Ma poich\u00e9 in me sussistono gli spiriti degli elementi, incluso il cielo, la mia preferenza \u00e8 per il sogno di volare. Ed ecco dunque, cosa fare: prendi una sfera dal peso intermedio, ma che sia perfettamente circolare. Costruisci, con il tubo della pompa, una minuscola fontana. Quindi metti su la prima e accendi la seconda: se tutto \u00e8 stato fatto correttamente, l’oggetto verr\u00e0 come catturato, e da quel fluido sollevato. Fluttuando verso l’alto, ma in modo estremamente stabile, come il capitello di un’invisibile colonna gravitazionale. Ma la cosa pi\u00f9 incredibile, in merito all’intera questione, \u00e8 che l’oggetto-palla non si trover\u00e0 centrato sopra il flusso, nossignore. Bens\u00ec piuttosto, incuneato a lato di quel getto, in equilibrio su uno spillo virtuale, come conficcato ai margini della sua presenza. Gira e rigira, non si muover\u00e0 di l\u00ec. Non si sposter\u00e0 qualora il getto dovesse essere cambiato nella sua potenza. Non si sposter\u00e0 se una mano, oppure un frisbee, verr\u00e0 posto ad interrompere il sistema (purch\u00e9 brevemente, questo \u00e8 chiaro). Mostrate questa cosa a una persona normale, e quella si trasformer\u00e0 in un fisico, tanta concentrazione sar\u00e0 devoluta alla risoluzione del problema. Ma mostratela ad un fisico, e lui diventer\u00e0 qualcosa d’altro. Con gli occhi spalancati, le mani protese, un gran sorriso sopra il volto che si anima dell’entusiasmo di un bambino. Un uomo delle cause e degli effetti come Derek Muller, il creatore del tentacolare network di canali a sfondo scientifico dal nome Veritasium, i cui exploit, gi\u00e0 in precedenza, tante volte ci hanno affascinato. Il quale in questo caso si \u00e8 recato dal suo amico\u00a0Blake alias “Innovinci”, inventore di giocattoli, per la dimostrazione di un’idea. Qualcosa di splendido, a vedersi, che proprio per questo meritava una valida disquisizione. Lui la chiama Backyard Levitation (la levitazione da giardino).
\nUn termine, soprattutto la prima parte, che pu\u00f2 trarre in inganno, finch\u00e9 non gli si aggiunge l’aggettivo di “idrodinamica” a immediata riconferma che ci troviamo dinnanzi, in effetti, a un qualcosa che deriva dalle leggi fondamentali della fisica e non da un miracolo indiano. Ovvero quell’insieme di comportamenti delle forze e della materia, che hanno sempre un senso, bench\u00e9 talvolta risultino tutt’altro che intuitive. Fenomeni che prendono il nome, molto spesso, del loro scopritore. E pensate che per comprendere a pieno quanto stiamo effettivamente vedendo, c’\u00e8 l’esigenza di chiamarne in causa addirittura TRE! Prima ipotesi: l’effetto Coanda, dal nome del fisico rumeno che ne fece la dimostrazione pratica nel 1936. La cui postulazione afferma che il flusso di un fluido, che si dirige in una direzione, tende a trascinare con se una certa quantit\u00e0 delle molecole che lo circondano, aumentando la pressione circostante. Ragione per cui la sua maggiore parte, tendenzialmente, viene premuta verso le superfici e tende a seguirle, talvolta anche lungo una direttiva curva, come quella di una sfera. E in un primo momento potrebbe sembrare di trovarci ad una dimostrazione da manuale di questo principio, finch\u00e9 non si prendono in considerazione due aspetti: primo, che l’effetto Coanda si sviluppa all’interno di un solo fluido, non al confine tra due (aria ed acqua) e conseguentemente, la larghezza del getto della fontanella non potrebbe mai risultare sufficiente allo scopo. E secondo, che anche se l’acqua sviluppa una forza di adesione alla palla, questa devierebbe solamente il suo corso, permettendo comunque all’oggetto pi\u00f9 pesante di ricadere a terra. Quindi, c’\u00e8 qualcosa di diverso all’opera in tutto questo, qualcosa di pi\u00f9 antico e niente meno che fondamentale, per comprendere pi\u00f9 a fondo la realt\u00e0…
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Il tipico esempio dell’effetto Coanda in azione si ottiene con la pallina da ping pong incapsulata nel getto di un asciugacapelli. In questo particolare caso, dimostrata in maniera pratica da Mr. Wolfgang dell’universit\u00e0 di Harvard, tramite una ripresa con il sistema ottico delle strie, o Schlieren. (Vedi precedente articolo sull’argomento<\/a>).<\/figcaption><\/figure>\n

Una seconda tentazione che proviene dall’evidenza potrebbe puntare verso il cosiddetto effetto Magnus (1830 ca, chimico tedesco) il presupposto secondo cui la rotazione di una sfera trascina con se l’aria, creando una reazione per cui essa \u00e8 portata a muoversi verso una particolare direzione. E sarebbe anche possibile, in linea teorica, che il getto proveniente a gran velocit\u00e0 dal basso sviluppi in qualche modo l’effetto inverso, portandola a spostarsi verso l’interno del sistema. Ma questo non spiega da solo, in effetti, la stabilit\u00e0 dell’insolita situazione: perch\u00e9 la palla non cade mai? Qual’\u00e8 il motivo per cui torna sempre nella sua posizione “impossibile” cos\u00ec visibilmente fuori centro rispetto a quanto ipotizzabile dall’uomo della strada? Chiedetelo a Johannes Diderik van der Waals (matematico olandese, premio Nobel nel 1910) che per primo dimostr\u00f2 l’ipotesi secondo cui le molecole posseggano sempre un lieve campo elettrico, che gli permette di attrarsi o respingersi a vicenda. Le cui forze, che da lui prendono il nome, bench\u00e9 meno forti dei loro legami di natura chimica, influenzano sensibilmente il mondo che ci circonda.
\nEcco, dunque, che succede: l’acqua aderisce, per l’effetto della semplice tensione di van der Waals, alla superficie della sfera, e facendola ruotare ne viene trascinata in maniera trasversale per un percorso di quasi 180 gradi. Ci\u00f2 che ne consegue, dunque, \u00e8 che le sue molecole H2O vengono gettate a gran velocit\u00e0 non pi\u00f9 verso l’alto, ma in direzione opposta, causando come reazione contraria il sollevamento della palla. Qualora poi questa si sposti verso l’esterno del getto, la quantit\u00e0 di fluido che riesce a ruotargli attorno aumenta, portandola a spostarsi verso l’interno. E nel preciso attimo in cui ci\u00f2 avviene, il fluido istantaneamente diminuisce, spingendola di nuovo in senso contrario. Ed \u00e8 per questo che, finch\u00e9 l’acqua continua ad essere fornita, la palla non cadr\u00e0 mai.\u00a0Salvo turbolenze accessorie pi\u00f9 o meno volontarie, come l’intervento di un amico “disturbatore”. Ed \u00e8 fantastico tutto questo, poich\u00e9 istintivamente risulta facile da comprendere: “Se metto una palla sopra un getto, quella rester\u00e0 su.” \u00c8 un gioco che in molti abbiamo fatto, col getto di una fontanella nel parco, o come parte di quel periodo di perenne scoperta che \u00e8 l’et\u00e0 parallela alla scuola. Eppure l’avreste pensato, a quell’epoca, che si trattava di un’applicazione dello stesso principio del volo a motore?<\/p>\n

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Ogni anno l’Associazione Americana della Dinamica dei Fluidi (ehm, si. Esiste.) Organizza un’evento in cui i membri propongono delle dimostrazioni pratiche dall’evidente valore creativo o artistico, che viene quindi valutato. Nel 2013 vinsero Roberto Zenit ed Enrique Soto, con una versione concettualmente identica dell’esperimento di Veritasium.<\/figcaption><\/figure>\n

Il che ci porta, finalmente, alla forza che \u00e8 alla base di tutte quelle fin qui citate, che ho prima descritto come “pi\u00f9 antica” vista la data remota della sua prima pubblicazione: il testo Hydrodinamics del 1738, ad opera del matematico svizzero\u00a0Daniel Bernoulli. Il quale cap\u00ec, attraverso lo studio della dinamica dei fluidi, l’esistenza di un rapporto inverso tra velocit\u00e0 e pressione. Capite che cosa intendeva? Che pi\u00f9 l’acqua, o l’aria, si trovano premute all’interno di un’area definita, minore sar\u00e0 la loro velocit\u00e0. Ma cosa estremamente importante, \u00e8 anche vero l’inverso! Il che, in altri termini, \u00e8 il motivo per cui gli aerei non cadono a terra, purch\u00e9 continuino a muoversi innanzi. Il funzionamento della struttura dell’ala, infatti, \u00e8 quello di comprimere e spingere verso il basso una certa quantit\u00e0 di molecole aria, proprio in funzione del flusso che si sviluppa nella loro parte superiore, e creando quindi il fenomeno della portanza. Ecco dunque l’inusitata verit\u00e0: la palla che rimane in aria sopra quel getto funziona esattamente come un alettone. Si tratta, a tutti gli effetti, di una sorta di idro-aliante.
\nPrendete allora, presso un qualsiasi ferramenta, il materiale necessario per l’esperimento. E realizzate, se ne avete voglia, la dimostrazione pratica di questa meccanica alla base del viaggio internazionale moderno, degli aeroporti e perch\u00e9 no, persino della migrazione degli uccelli. C’\u00e8 un video tutorial<\/a> sul canale di Innovinci. Ma non dimenticate che l’acqua \u00e8 un bene prezioso. Per chi scivola terra, come tutti coloro che fluttuano verso l’alto. Ecco perch\u00e9 ci unisce, e rende parti interconnesse dello stesso, indivisibile flusso della Natura.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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