Fisica quotidiana

Fisica quotidiana

Vorrei premettere una cosa importante. E per farlo citerò un mio caro amico: “le mele cadevano anche prima che Newton nascesse!”. Parafrasandolo, la fisica non determina la Natura che ci circonda. No. La fisica è un prodotto dell’intelletto umano, strumento per descrivere prima e provar di capire poi, il mondo che ci circonda. Un prodotto artigianale! E come tutti i prodotti artigianali è costruito con l’utilizzo di strumenti che l’artigiano, il fisico, deve saper usare con maestria: non sega, martello e scalpello come per i falegnami, ma equazioni, sistemi, derivate, integrali… E come in tutti i lavori artigianali, la parte più importante, è il prodotto finito. Di questi “prodotti” è pieno il mondo, in primis il mondo che ci circonda.

Ci svegliamo la mattina e corriamo in bagno. Ecco, già nell’atto di camminare c’è un mondo di fisica. Innanzi tutto III principio della dinamica! Il principio di azione-reazione: noi spingiamo coi piedi sul pavimento e il pavimento spinge con forza uguale e contraria sui nostri piedi. Le forze sono uguali, in intensità, diversi sono gli effetti. L’effetto di una forza, come ci ricorda il II principio della dinamica, è inversamente proporzionale alla massa del corpo: a parità di forza applicata, più è grande la massa del corpo, meno accelera. Ed essendo la massa della terra infinitamente più grande della nostra siamo noi e non la terra ad avere una accelerazione percepibile e utile, soprattutto quando l’urgenza di arrivare al bagno è tanta. Ma tale spinta è possibile solo grazie all’attrito che c’è tra pianta dei piedi e pavimento. Se l’attrito non ci fosse scivoleremmo sul pavimento restando fermi sul posto. Un po’ come quando proviamo inutilmente di stare in piedi sul ghiaccio! Ogni nostro passo non ha effetto sul nostro equilibrio…

Una volta vestiti decidiamo, per colazione, di mangiare uno yogurt con qualche noce! …e nell’usare lo schiaccianoci stiamo sfruttando le proprietà delle leve. La noce che, per natura e non per volontà, vorrebbe tanto non farsi rompere applica la sua resistenza alla nostra violenza con una distanza dal punto attorno cui ruota lo schiaccianoci (fulcro) molto più piccola del braccio (gergo tecnico) della nostra forza. Ma, visto che più è grande la distanza dal fulcro maggiore è l’effetto della forza, noi riusciamo a rompere quei duri gusci con facilità. Per capirlo meglio provate a rompere una noce a mani nude e poi con uno schiaccianoci spostando la mano via via sempre più lontano dal fulcro.

Lavati i denti usciamo di casa e, nel tentativo di prendere da uno scaffale il libro che ci stavamo dimenticando, lo facciamo cadere assieme ad una biro che c’era sopra. Ecco, la parola assieme mai in altro caso è stata usata più appropriatamente. Oggetti di massa diversa cadono per terra con la stessa accelerazione. Questo, in prima analisi contro intuitivo, è stato verificato sperimentalmente per primo da Galileo, formalizzata da Newton e dimostrata da Einstein. Ma Aristotele, di cui si può dire tutto meno che fosse un sempliciotto, era convinto che un corpo cento volte più pesante sarebbe caduto a terra cento volte prima. Ma assieme al libro cade a terra anche un foglio di carta. E quest’ultimo invece arriva a terra ben dopo la penna… quindi tutto il discorso appena fatto è privo di fondamento? La regolarità che grandi menti hanno per tanto tempo inseguito e con tanta fatica hanno fatto emergere è messa in crisi da un incidente casalingo? No. Io stavo sostenendo che la accelerazione dovuta alla forza di gravità non dipende dalla massa del corpo, ma non ho detto niente sull’effetto frenante dell’aria. Effetto frenante che dipende dalle molecole di aria che colpiscono il foglio durante la sua caduta. Effetto che può essere trascurato riducendo notevolmente la superficie del foglio stesso. Effetto che permette agli aerei di volare, in questo caso si parla di portanza, e ai paracadutisti ci non sfracellarsi a terra una volta aperto il paracadute! Ma non abbiamo tempo di riflettere su questa fisica, dobbiamo correre al lavoro!

Usciamo e…piove! E solo ora ci rendiamo conto di quanto dobbiamo essere grati all’effetto frenante dell’attrito dell’aria sui corpi che cadono. Perché se le gocce d’acqua non fossero frenate dall’aria arriverebbero a terra, accelerate dalla forza di gravità, con la velocità di proiettile e renderebbero ogni acquazzone peggiore di una grandinata ed ogni grandinata una strage.

Arrivati alla fermata dell’autobus saliamo sul bus dalla porta centrale, quella adibita all’uscita: cosa molto italiana, ma necessaria, tanta era la gente ammassata in testa e in coda del tram. Una volta partiti ci incamminiamo verso l’autista per obliterare il biglietto quando ci sentiamo catapultati verso il parabrezza! Perché? Nessuno ci ha spinto! Perché l’Universo, almeno su larga scala, è omogeneo: la densità di stelle, galassie, ammassi e super ammassi che si incontrano guardando in ogni direzione è sempre la stessa. Questa omogeneità dello spazio si traduce, tra l’altro, nel fatto che un corpo non soggetto a forze continua a muoversi di moto rettilineo uniforme. Non siamo stati spinti! Abbiamo semplicemente continuato nel nostro moto! È il bus che ha frenato per far passare una signora col cagnolino sulle strisce pedonali! E noi, che non eravamo solidali col bus, non abbiamo percepito l’effetto frenante e abbiamo continuato nel nostro moto, accelerati rispetto al tram, non in senso assoluto. Questo è lo stesso motivo per cui si devono mettere le cinture di sicurezza o ci si deve aggrappare al nostro amico quando ci dà un passaggio in moto, visto che sa che noi odiamo il bus…

Sopravvissuti agli effetti del principio di inerzia arriviamo al lavoro e ci rilassiamo sulla sedia del nostro ufficio…dimenticando che di equilibri ne esistono di molti tipi diversi. Un corpo è in equilibrio quando è fermo e condizione per l’equilibrio è che il suo baricentro, il punto in cui possiamo pensare concentrata la forza peso, non il centro di Bari, sia sorretto da qualcosa. Esiste l’equilibrio stabile, dove dopo ogni perturbazione il corpo torna nella posizione iniziale: l’equilibrio di una altalena, per intenderci. Ed esiste l’equilibrio instabile, dove, dopo una piccola perturbazione, il corpo si allontana inesorabilmente dalla posizione iniziale: come l’equilibrio di uno skater in cima a una collina…o il nostro equilibrio, mentre ci dondolavamo sulla sedia…prima che il capufficio entrasse sbattendo la porta, ci distraesse e causasse la nostra caduta rovinosa…

Spero di avervi dimostrato che riflettere sulla fisica che ci circonda (e ce ne sarebbe molto più di così) può essere estremamente interessante … e che non tenerne conto può essere altrettanto pericoloso!!

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il presente articolo è la trascrizione di uno dei miei interventi a NAUTILUS – RAI Scuola. puntata del 22 aprile 2015