Supereroi: la Fisica spiega i fumetti

Superman, Ironman, Batman, Spiderman, Capitan America, Hulk e molti altri ancora.
Poteri fantastici, azioni mozzafiato e dinamiche incredibili. Ma cosa c’è di vero nei supereroi?
La fisica spiega i fumetti accompagnata dalla raccolta fotografica ” We can be Heroes ” di Martin Beck, un fotografo sud africano di origini scozzesi, che ha immortalato nei suoi scatti gli eroi di tutti i giorni: la gente comune.

IL VOLO DI SUPERMAN

Martin Beck

Tutti ricorderanno Christopher Reeve celebre attore ad aver meglio interpretato Superman negli anni ’70. Fu proprio lui a sperimentare per primo i mitici salti che il nativo di Krypton era in grado di compiere. Ma come è possibile? Se Superman riesce a saltare in alto di 180 metri vuol dire che è capace di imprimere al suo corpo una velocità iniziale di 60 m/s (v² = 2gh dove g è l’accelerazione di gravità che sulla terra è circa 9.81 m/s²). Questa velocità può essere data solo dalla spinta muscolare contro il terreno. Supponendo che la fase di spinta duri 1/4 di secondo, la accelerazione di Superman risulta di 60/¼ = 240 m/s e cioè 24 volte la accelerazione di gravità. In sostanza è in grado di spingersi in alto applicando una forza contro il terreno pari a 24 volte il suo peso. Il che è possibile solo ipotizzando che la gravità su Kripton sia 24 volte quella terrestre. Una capacità sviluppatasi grazie a due fattori: una notevole potenza muscolare scaturita da condizioni gravitazionali estreme e la possibilità di applicare questa potenza in un mondo avete una gravità decisamente inferiore a quella del pianeta natale. Impossibile per un umano, perchè la nostra gravità non consentirebbe dunque uno sviluppo muscolare tale da compiere questa eroica impresa e qual’ora lo fosse, la muscolatura sviluppata non sarebbe comunque in grado di compiere salti in alto così pronunciati. Basta pensare che un atleta di salto in lungo che raggiunge i 2,45 metri sulla terra, potrebbe superare i 9 metri sulla Luna, dove la gravità è 1/6 di quella terrestre. Christopher Reeve, dalla possente muscolatura, rimase paralizzato in seguito ad una caduta da cavallo. Fu affetto infatti da tetraplegia e morì all’età di 52 anni a causa di un infarto.

 

LA FORZA DI HULK

Martin Beck

Hulk è il lato più emotivo ed impulsivo del timido e riservato scienziato Bruce Banner. Hulk appare infatti poco dopo che Banner viene esposto per errore all’esplosione provocata dalla detonazione di una bomba a raggi gamma che lui stesso ha inventato. In seguito, Banner si trasformerà involontariamente in Hulk, presentato come un gigantesco e furioso mostro umanoide alto tre metri, il quale porterà grandi problemi nella vita del dottor Banner. Il suo creatore Stan Lee ha detto che venne ispirato combinando Lo strano caso del dottor Jekyll e del signor Hyde e Frankenstein. Dopo la trasformazione nel gigante verde con l’aumento della sua massa, aumenta anche la sua potenza. Quanto è forte Hulk ? La sua forza muscolare aumenta in proporzione all’intensità della rabbia, pertanto misurare concretamente la sua potenza è impossibile. Possiamo però farcene un’idea tenendo conto che in un’occasione sostenne sulle spalle una catena montuosa grande quanto le Ande del peso approssimativo di circa 150 miliardi di tonnellate, mentre in un altro episodio, trascinò un’intera isola sulla schiena. Con una sola mano, inoltre, fu in grado di sollevare l’astronave di pietra che avrebbe in seguito utilizzato per raggiungere la Terra. Una potenza infinitesimale, anche se la forza di base si assesta normalmente sulle 100 tonnellate e può variare a seconda della versione di riferimento: più bassa quella dell’Hulk Grigio (75 tonnellate), media quella dell’Hulk Selvaggio (90 tonnellate), alta quella dell’Hulk Professore (oltre le 100 tonnellate), altissima quella dello Sfregio Verde (molto oltre le 100 tonnellate). Umanamente impossibile sia per lo strongman Eddie “The Beast” Hall (che ha stabilito un nuovo record mondiale di sollevamento pesi con stacco da terra pari a 462 kg), sia per Lou Ferrigno, il culturista che ha interpretato meglio Hulk negli anni 70.

 

LA RAGNATELA DI SPIDERMAN

Martin Beck

Le tele dei ragni possiedono tutte le caratteristiche fisico-strutturali per riuscire a fermare un treno in corsa, proprio come fa Spiderman nel secondo film dell’omonima saga, quando grazie alle proprie ragnatele riesce a bloccare un treno carico di passeggeri prima che precipiti nel vuoto. Lo sostengono James Forster, Mark Bryan and Alex Stone, tre giovani dottorandi in fisica all’Università di Leicester (Regno Unito) in uno studio pubblicato sul Journal of Physics Special Topics. Per essere il più possibile fedeli a quanto accade nel film, i tre ricercatori hanno calcolato la forza necessaria per arrestare la corsa di un R160, il classico convoglio a 4 vagoni della metropolitana di New York City. Ne hanno misurato il peso, la sua velocità massima e il tempo che impiega nel film ad arrestarsi dopo essere stato catturato dalle tele di Spiderman. Questi dati hanno permesso di quantificare la forza applicata dalle ragnatele sul convoglio in 300.000 newton, ossia la forza necessaria a tenere sollevate da terra 30 tonnellate (30 auto di media cilindrata). Fatto ciò è stato possibile stimare la resistenza della tela e la sua robustezza: per farlo gli scienziati si sono serviti del modulo di Young, una grandezza fisica che misura l’elasticità longitudinale di un corpo, vale a dire la sua capacità di allungarsi in seguito all’applicazione di una forza. Secondo le simulazioni, la tela di Spiderman avrebbe un modulo di Young di 3,12 Gigapascal – circa 3 volte quello dell’acciaio – compatibile quindi con quello dei ragni che si trovano in natura e che oscilla 1,5 e 12 Gigapascal. Per Spiderman questo valore è risultato pari a 500 joule/m³, equivalente a quello delle ragnatele intessute dal Caerostris darwini, il ragno dalla tela più robusta al mondo. Secondo i ricercatori, quindi, la tela di Spiderman si può considerare proporzionalmente equivalente a quella di un ragno vero. Ciò significa che un ipotetico aracnide delle dimensioni del supereroe sarebbe in grado di produrre una ragnatela con caratteristiche fisiche e meccaniche tali da riuscire ad arrestare un treno in corsa. “In molte ricerche la tela del ragno è risultata essere più robusta dell’acciaio: abbiamo voluto verificare queste teorie su un ragno grande come Spiderman”, ha spiegato Stone.

 

LA RESISTENZA DI BATMAN

Martin Beck

Da Michael Keaton a George Clooney sino a Christian Bale. Hanno tutti una cosa in comune oltre all’aver indossato la maschera del pipistrello e cioè continuare a combattere nonostante le pesanti ferite subite. Un uomo può continuare a combattere dopo essere stato gravemente ferito ? Lo studio scientifico degli effetti delle pallottole sui bersagli si chiama balistica terminale. Una pallottola che viaggia a 250 metri al secondo è carica di energia cinetica che viene brutalmente trasferita al bersaglio. La gravità della ferita provocata dipende da questa energia cinetica che a sua volta è legata alle dimensioni e alla velocità della pallottola. Proiettili di grosso calibro sono fatali per un essere umano, mentre i calibri più piccoli, seppur appuntiti, possono attraversare un corpo indisturbati e la cavità creata potrebbe richiudersi senza grosse complicazioni. Ma che si tratti di un proiettile o di una ferita da arma da taglio, una persona è in grado di continuare a lottare purchè non ci siano immediate ed espansive perdite di sangue, fratture o organi vitali danneggiati. Una ferita ben piazzata al cervello, al cuore o alla colonna vertebrale fermerà chiunque ma se nell’entità della ferità non vi è nessuna grave conseguenza citata prima, si può continuare a combattere finchè non sarà l’emorragia a mettere KO il nostro eroe.

 

CAPITAN AMERICA E LA CORSA SUL TRENO

Martin Beck

Nel film Captain America – Il primo Vendicatore, Chris Evans si ritrova ad over inseguire il dottor Zola su un treno. La scienza ci spiega se è possibile muoversi agilmente su un treno in corsa. Durante la corsa di un treno l’aria attraversa crea una forte resistenza che si oppone al nostro eroe. Maggiore sarà la velocità maggiore sarà lo sforzo necessario per restare in piedi. Senza considerare che alla minima imperfezione delle linea ferrovia si verrà sbalzati fuori dal bordo del vagone. Si può restare in piedi con venti a quasi 100 chilometri orari, ma si fatica a camminare e di certo non si riesce a correre.  Bisogna poi tener conto del rischio decapitazione dovuto ai ponti e quello di folgorazione dovuto alla linea elettrica.
Siamo realisti.. ci sono più speranze che un treno arrivi puntuale piuttosto di sopravvivere ad una corsa sui vagoni.

 

LA CADUTA DI IRONMAN

Martin Beck

Ci è capitato in più occasione di assistere alle rovinose cadute di Ironman, spesso dovute al malfunzionamento dell’armatura, da altezze incredibili a velocità spaventose considerando il peso aggiuntivo della corazza.
Sopravvivere ad un impatto simile è plausibile ? “Non è la caduta ad uccidere ma l’impatto brusco” – spiega Michelle Hoffman, scienziata che analizza le cadute alla Biodynamics Engineering a Phoenix, Arizona.
In molti film le cadute sono smorzate da alberi, tetti, linee telefoniche, tende ecc.. Dividere una caduta in più step ne rallenta la discenza e riduce la forza di impatto aumentando le possibilità di salvezza. Dipende anche da su cosa si cade. Cadere di testa a qualsiasi altezza vuol dire morire. Cadere sulla schiena, a gambe larghe, distribuendo il peso significa vivere almeno qualche giorno in più. Per la scienza quindi sopravvivere ad una rovinosa caduta è possibile ma improbabile.Se cadete da un palazzo di dieci piani su un cumulo di neve e atterrate sulla schiena con gli arti larghi, ci sono buone possibilità di sopravvivenza – spiega Hoffman. Ciò non implica che ci si può rialzare e mettersi a correre o volare come nel caso di Ironman. Traumi celebrali, fratture craniche, ossa rotte e ferite multiple sono certe come l’alternarsi dell giorno e della notte.