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martedì, 22 Settembre, 2020

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Gli spaghetti di Richard Feynman

Afferrate per le due estremità uno spaghetto crudo (o un fascio di spaghetti crudi) e gradualmente piegatelo (curvatelo come per formare un cerchio) fino a quando, raggiunta una soglia critica (detta “curvatura di rottura”), non si spezza. Fin qui nulla di strano ma se guardate bene, generalmente lo spaghetto si rompe in più di due pezzi, tipicamente tre o quattro, ma a volte anche di più.

Questo curioso fenomeno ha attirato l’attenzione di numerosi scienziati tra cui il celebre fisico americano Richard Feynman che raccontava di aver passato qualche ora spezzando spaghetti nelle condizioni più strane, per esempio sott’acqua, senza riuscire ad elaborare una teoria valida e convincente che spiegasse questo anomalo comportamento degli spaghetti.

Richard Feynman
Richard Feynman, credits: thefamouspeople.com

Recentemente (circa 12 anni fa) due ricercatori francesi hanno trovato la soluzione dell’enigma, costruendo un modello matematico della dinamica di uno spaghetto. Quando avviene la rottura, un’estremità resta libera, mentre l’altra rimane nella mano. L’estremità libera cerca di raddrizzarsi e genera un’onda che si diffonde verso la mano, dove l’altra estremità viene invece tenuta saldamente.

Quest’onda viene riflessa e incontra le altre che arrivano in diversi punti lungo lo spaghetto, e quando si incontrano avviene un improvviso aumento della curvatura, sufficiente a generare ulteriori fratture, che a loro volta possono generare nuove onde e produrre altri frammenti. La rottura termina quando non c’è più energia sufficiente perché le onde viaggino lungo lo spaghetto (o il fascio di pasta) che ci è rimasto in mano.

Rottura dello spaghetto
Punto di rottura dello spaghetto; credits: richerramblings.files.wordpress.com

La conferma sperimentale della correttezza di tale spiegazione è arrivata effettuando delle fotografie ad alta velocità degli spaghetti Barilla n. 1, 5 e 7. I risultati di tale studio (che potrebbe sembrare inusuale) sono utili per la costruzione di ponti e grattacieli. D’altra parte, gli spaghetti sono stati oggetto di studio degli scienziati anche altre volte.

Ad esempio, il modo di avvolgersi del DNA nel nucleo della cellula potrebbe essere simile al modo in cui si annodano degli spaghetti scotti. Un gruppo di fisici dell’Università di Losanna, poi, utilizzando spaghetti ben cotti (non al dente) e conditi con olio di oliva (per migliorarne lo scorrimento), ha costruito un modello matematico in grado di spiegare un fatto ben noto agli alpinisti: la probabilità che una fune ha di rompersi aumenta se è annodata.

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Vincenzo Giordanohttp://vincenzo-giordano.blogspot.it
Nato nel 1971 e residente a Bari, è professore a contratto presso il Politecnico di Bari e professore di ruolo di Matematica presso il Liceo Scientifico Statale "E. Fermi" di Bari.