Meccanica newtoniana e supereroi: i poteri dell’Uomo Ragno sono verosimili secondo la fisica?

Uno dei supereroi più celebri di sempre si trova a dover fronteggiare un nemico assolutamente temibile: la fisica del mondo reale! Chi ne uscirà vincitore? 

L’universo supereroistico è popolato da personaggi dotati di caratteristiche impressionanti che a primo impatto non sembrano plausibili nel mondo reale, ma la fisica nasconde sempre delle sorprese inaspettate. L’Uomo Ragno riuscirà a superare anche questa sfida? Scopriamolo con l’aiuto della meccanica newtoniana.

Riuscirà l’uomo Ragno a sconfiggere la fisica?

 

UN RIPASSO DI MECCANICA: LA SECONDA LEGGE DI NEWTON

Per affrontare con maggior precisione il problema penso sia utile dare qualche nozione base di meccanica. Nel caso dell’Uomo Ragno risulta fondamentale la seconda legge della dinamica di Newton, secondo la quale l’accelerazione di un corpo è inversamente proporzionale alla sua massa e direttamente proporzionale alla forza agente su di esso, riassumibile nella celebre formula F = m*a (F = forza agente, m = massa del corpo, a = accelerazione del corpo). Inoltre, l’accelerazione segue la direzione della forza agente: questo significa che ci deve essere una forza che giustifichi la traiettoria semi-circolare percorsa dall’Uomo Ragno (infatti, in assenza di forze, il suo moto dovrebbe seguire una linea retta a velocità uniforme). Questa forza è in realtà la combinazione di due forze agenti su Peter: l’attrazione gravitazionale causata dalla sua massa e la tensione della ragnatela. Analizziamo meglio la situazione introducendo un altro concetto fondamentale.

 

Isaac Newton, probabilmente il fisico più importante di sempre

 

ACCELERAZIONE CENTRIPETA E ORBITE CIRCOLARI

Poichè secondo la seconda legge di Newton ad ogni forza corrisponde una accelerazione, la combinazione della tensione della ragnatela e della forza di gravità producono la così definita accelerazione centripeta, la quale è anche presente nell’orbita circolare della Luna intorno alla Terra. Questa accelerazione è facilmente calcolabile dividendo il quadrato della velocità del corpo con il raggio dell’orbita circolare che il corpo stesso sta compiendo. Più rapide sono le oscillazione (ovvero maggiore è la velocità) o più corti e stretti sono gli archi percorsi, maggiore sarà l’accelerazione centripeta. La tela dell’Uomo Ragno deve pertanto fornire due forze: una per sostenere il suo peso, la seconda uguale alla massa moltiplicata per l’accelerazione centripeta (come indica la seconda legge di Newton) per cambiarne la direzione mentre oscilla.

 

Rappresentazione visiva delle componenti della velocità tangenziale e della accelerazione centripeta

 

RICERCHE SCIENTIFICHE E SVILUPPI FUTURI

Nel futuro i superpoteri dell’Uomo Ragno potrebbero essere facilmente accessibili a tutti: esiste infatti un notevole interesse per le applicazioni commerciali delle ragnatele. Questo perché la seta del ragno è tanto resistente da poter sostenere un peso superiore a nove tonnellate per centrimetro quadrato! Un fatto a dir poco incredibile, e che permette alla tela di fornire facilmente le forze per permettere all’Uomo Ragno di volare per i grattacieli di New York. Essendo la seta del ragno cinque volte più forte rispetto a dei cavi di acciaio, e ben più elastica del comune nylon, sono stati portati avanti numerosi tentativi per produrne grandi quantità con facilità: tra i più curiosi, sicuramente l’impianto dei geni dei ragni legati alla produzione di seta nelle capre, in modo che il latte delle capre contenga una tela facilmente ricavabile e ottenibile senza rischi di danneggiarla! Sono seguiti ulteriori esperementi, tra cui l’inserimento del gene in cellule di piante e di E. Coli.

 

Paolo Veronese, “La Dialettica”

 

L’Uomo Ragno è uscito sano e salvo dal temibile confronto con la fisica, e forse anche noi un giorno potremo compiere acrobazie simili alle sue usando il supporto della formidabile seta del ragno. Citando Isaac Asimov: “La fantascienza di oggi è la scienza di domani“.

Edoardo “Il Motivatore” Bramini

 

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