La fisica del miao

A nonna Anita Gli animali intervistati ringraziano Annalisa Bugini per aver suggerito gli esperimenti a loro più congeniali

Testi: Monica Marelli Illustrazioni: Alberto Rebori Progetto grafico: Alessandra Zorzetti www.editorialescienza.it www.giunti.it © 2007, 2018 Editoriale Scienza Srl via Bolognese, 165 – 50139 Firenze via Beccaria, 6 – 34133 Trieste Prima edizione: aprile 2007

Stampato presso Lito Terrazzi srl Stabilimento di Iolo

MONICA MARELLI

La fisica

del miao

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Alberto Rebori

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iao a tutti, io sono Chicca!

Sono un fisico, dovrei conoscere la scienza come le mie tasche e invece ho un sacco di dubbi.

Per esempio, vi potrei raccontare il principio di Archimede ma non ho mai capito come fanno i pesci a salire e scendere nell'acqua. So come funziona la forza di gravitĂ ma non ho ben chiaro come fanno gli adorabili micioni, quando cadono, ad atterrare sulle quattro zampe senza spiaccicarsi come frittelle. E i volatili?

Come fanno a "stare su"?

Ecco perchĂŠ ho deciso di chiedere delucidazioni a chi la fisica la usa davvero, ogni giorno, per sopravvivere: gli animali, appunto. Ne ho intervistati di tutti i tipi: quadrupedi, striscianti, pelosi, saltellanti e guizzanti.

E hanno una caratteristica comune: sono dei fantastici insegnanti!

IL SIGNOR PESCE E LA SPINTA DI ARCHIMEDE

S

u e giù in continuazione. Per muoversi così abilmente in acqua, i pesci possono contare solo sulle pinne o hanno un segreto? Nessun mistero, la spiegazione arriva da lontano. Duemila anni fa, un geniale scienziato fu invitato a corte...

– Buongiorno signor Pesce! Ho saputo che ha un sacco di cose da raccontarmi su Archimede e la famosa spinta…

– Ah, sì… ciao terrestre! Allora prima di spiegarti come e perché Archimede è così importante nella vita di noi creature di mare, di lago e di fiume ti racconto chi era.

– D’accordo, la ascolto…

– Archimede era uno studioso greco, nato nel 287 a.C. Era un grande inventore, un vero portento della matematica e della fisica, così intelligente che un giorno Gerone, il tiranno di Siracusa, la sua città, decise di chiedere l’aiuto dello scienziato perché aveva paura di venire ingannato. Gerone aveva commissionato al più famoso orafo della città una nuova corona. Questo gioiello era molto importante: avrebbe adornato la testa di una statua di un dio. Il re però non aveva fiducia nell’onestà dell’artigiano e sospettava

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che potesse utilizzare soltanto una parte dell’oro consegnatogli. Ma la corona – sacrilegio! – sarebbe stata “contaminata” da qualche altro vile metallo, scatenando l’ira degli dei. Così entra in scena Archimede: il re gli chiede di scoprire se la corona confezionata è davvero di oro massiccio oppure solo un pezzo di metallo ricoperto da uno strato d’oro. Secondo te come poteva fare Archimede per soddisfare l’ordine del re?

– Poteva grattarla per vedere se era solo ricoperta d’oro…

– La corona è sacra! Non si può ammaccarla in alcun modo! E sappi che l’orafo non era scemo: la corona pesava proprio 1 chilo, cioè quanto l’oro avuto dal re!

– Signor Pesce, ho esaurito le idee… come fece Archimede a risolvere l’inghippo?

– Archimede aveva bisogno solo di una bilancia, di un po’ d’acqua e di una quantità d’oro pari a quella che il re aveva dato all’orafo per il lavoro. Appoggiò la corona su un piatto della bilancia e sull’altro il chilo d’oro. Come previsto, i due oggetti avevano lo stesso peso. Ma l’acqua sa essere molto pettegola. Archimede mise la bilancia a mollo in una grande vasca piena d’acqua.

– Che cosa accadde?

– Il piatto con il blocchetto d’oro si inclinò verso il basso mentre quello che sorreggeva la corona si alzò. E quindi non poteva essere fatta tutta d’oro!

– Veramente non mi è chiaro come mai, in acqua, la corona pesava meno del blocchetto…

– La corona era meno densa del blocchetto perché non era di oro puro ma mescolata a un metallo meno denso (e meno prezioso!)

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come l’argento. Quindi l’acqua faceva meno “fatica” a spingerla verso l’alto!

– La corona falsa è meno densa… mmmh…

– La densità indica quanto le molecole di un oggetto stanno vicine una all’altra. Più sono vicine, più l’oggetto è denso. Per esempio, pensa a trecento persone sparse in una grande piazza e ad altre trecento persone sulla pista di una discoteca il sabato sera. Il numero di persone è lo stesso ma la pista del sabato sera è più densa! Quindi io posso avere 1 chilo d’oro, d’argento o di cioccolato ma la loro densità è diversa: e l’acqua lo scopre!

– Davvero geniale questo Archimede…

– In termini tecnici il suo principio suona così: un oggetto immerso in un fluido riceve una spinta verso l’alto pari al peso del volume di fluido spostato.

– Ehm… in altre parole?

– Se un oggetto è più denso dell’acqua, affonda. Altrimenti galleggia. E se è uguale… sta al centro, senza andare né su né giù. E comunque le cose valgono non solo per l’acqua ma per qualsiasi altro fluido. Altri fluidi possono essere anche l’aranciata, la limonata, il petrolio… E anche gas, come l’aria.

– Aria?

– Eh sì! Voi terrestri siete come pesci che nuotano nell’aria, non lo sapevi? E l’aria è circa mille volte meno densa dell’acqua, quindi il guscio gassoso d’aria che circonda la Terra “galleggia” su mari, oceani, fiumi, laghi. Gas e liquidi si chiamano fluidi. Quindi un oggetto galleggia o affonda in un fluido a seconda che sia meno o più denso di quel fluido. Per esempio un palloncino pieno di elio scapperà in cielo perché quel gas è meno denso dell’aria. Mentre tu non puoi alzarti

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e galleggiare in aria perché sei più denso… Sei come un sasso sul fondo di un catino…

– Aspetti un attimo… Allora una petroliera o una zattera galleggiano perché sono meno dense dell’acqua?

– Beh, per quanto riguarda la zattera sì: il legno è meno denso dell’acqua. Le grandi navi invece hanno lo scafo progettato in modo da contenere grandi quantità d’aria. In questo modo la densità media di questi enormi bestioni di metallo diventa minore di quella dell’acqua, un po’ come se l’aria “diluisse” la densità del metallo. E funzionano così anche i sottomarini, ma non ti voglio annoiare!

– No, mi sembra interessante… continui signor Pesce.

– I sottomarini riescono a immergersi perché fanno entrare l’acqua nelle loro “pance”. In questo modo diventano oggetti la cui densità media è superiore a quella dell’acqua (densità acqua + densità metallo : 2). Quando invece vogliono tirare fuori il muso dal mare, sfruttano particolari dispositivi che pompano aria compressa che spinge fuori l’acqua e ne prende il posto.

– Però non ho ancora capito perché lei, signor Pesce, ha insistito tanto per parlare di Archimede…

– Beh, noi pesci (non tutti) siamo un po’ come i vostri sommergibili. All’interno del nostro corpo abbiamo una specie di palloncino, una sacca piena di gas (fra cui ossigeno e azoto) chiamata vescica natatoria. Ci serve per contrastare la spinta dell’acqua in cui nuotiamo: altrimenti rimarremmo sempre in superficie e saremmo già tutti stecchiti da tempo!

– Quindi la vescica vi serve per star sotto?

– Sotto, sopra, a metà… Quando nuotiamo verso il basso, l’acqua schiaccia il nostro corpicino: diventiamo più “densi”, quindi tendiamo a cadere verso il basso. Per stare a una certa quota dovremmo

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continuamente nuotare verso l’alto. Invece compensiamo la pressione dell’acqua attivando la nostra vescica natatoria. Possiamo continuare a fare la nostra passeggiata alla quota che ci pare. Quando vogliamo risalire, la nostra vescica aumenta la produzione di gas. Questo gas è estratto dal sangue, grazie a speciali ghiandole che rivestono l’interno della vescica. Così diventiamo meno densi e pronti per farci sospingere dalla spinta idrostatica. Quasi che il mare fosse un ascensore d’acqua!

– Senta, ma è vero che le persone in sovrappeso galleggiano meglio?

– Certo: il grasso galleggia meglio rispetto ai muscoli e alle ossa.

Lo stesso avviene per le donne, che hanno una quantità di adipe maggiore rispetto agli uomini. Inutile dirti dove, vero?

– Vero… e poi?

– Hai presente quando si gioca a “fare il morto” in acqua? Ognuno di voi galleggia a quote diverse (chi esce bene con le orecchie, chi invece le ha completamente sommerse) proprio perché ha una diversa composizione di muscoli, grasso e ossa. E inoltre conta molto la dimensione dei polmoni: più sono pieni d’aria, migliore sarà il galleggiamento. Senza dimenticare l’importanza di essere rilassati!

– Rilassati?

– Se cerchi di galleggiare ma non sei rilassato, i tuoi muscoli sono contratti e quindi più “densi” e poi tendi a respirare più rapidamente, impedendo ai polmoni di riempirsi con tanta aria. E comunque l’acqua del mare, essendo più densa grazie alla presenza del sale, “sostiene” meglio.

– Sa che le dico? Corro a infilarmi il costume e la raggiungo!

– Benissimo, così ti presento il resto della famiglia…

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A !

V U O T E PR H C

A

N

Prove di galleggiamento

Costruisci il galleggiante densimetro.

Se va a fondo togli un po’ di plastilina, se si inclina, aggiungine.

E ora a mollo!

Per fare la salamoia prendi dell’acqua calda e aggiungi del sale finché non si scioglie più.

Lascia riposare la salamoia finché torna limpida.

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