Bastano due equazioni per andare sulla Luna

“Andare sulla Luna sembrerà difficile ( credo ne abbia parlato qualcuno), ma in realtà tutto quel che serve sono due semplici regole. Entrambe scoperte dal famoso fisico e stronzo Isaac Newton, che compirà gli anni durante le vacanze… ad un certo punto.

Che bell’omino festivo! credit: csamuel.org

La prima regola è la maestosa a=F/m (probabilmente meglio nota come F=ma). Vuol semplicemente dire che, dividendo l’intensità di una forza (F) che spinge su un oggetto per la massa (m) dell’oggetto, si ottiene di quanto lo si accelera (a). È una formula che vale per tutto, ma in particolare ci dirà come si muove il nostro razzo, quindi è abbastanza importante per il nostro viaggio.

A proposito di razzi, questa formula sta dietro a come i razzi si muovono. La propulsione a razzo, infatti, si basa su quella strana faccenda della “reazione uguale e contraria”, che probabilmente avete sentito.

Se gonfiate un palloncino e lo lasciate andare, vola via facendo un rumore buffo perché l’aria all’interno viene spinta fuori dalla pressione. Però, se consideriamo il palloncino e l’aria assieme, non ci sono nuove forze che iniziano ad agire quando lasciamo la presa. Insomma F=0. Siccome il palloncino spinge l’aria fuori, dev’esserci una forza altrettanto intensa (uguale) che spinge dall’altra parte (contraria) che spinge dall’aria al palloncino. I razzi funzionano uguale, solo che hanno un sacco di tecnologia figa per farlo in maniera più efficiente.

CC-BY-ND mfrascella/flickr

L’altra equazione che Newton ci regala per il viaggio è quella per calcolare la forza di gravità. Che è stato un colpo di genio totale. Ed è abbastanza importante per noi, perché la gravità è il grosso della forza che ci troveremo davanti nello spazio. Quella della Terra, che ancora il razzo al suolo o lo strattona giù dal cielo, e quella della Luna che lo tira a destinazione. Conoscendo come funziona la gravità possiamo iniziare a tracciare la nostra rotta.

Facile no?

Mica tanto: gli astronauti—piloti di caccia con diplomi da ingegneri!—devono seguire corsi apposta per imparare a pilotare le navette spaziali. Prima ancora di arrivare a quello, dovremo costruire la navetta. Dovrà avere abbastanza spinta da sfuggire alla Terra, ma essere abbastanza solida da non esplodere mentre lo fa, e riportarci indietro tutti interi e non abbrustoliti.

Per questo Newton non è andato nello spazio.

Il cuore dei viaggi spaziali è comunque nelle sue equazioni. Tutta la ricerca di tutte quelle persone intelligentissime nelle agenzie spaziali: è tutta per migliorare come usiamo queste due semplici regole.

Grazie e buon compleanno, genio insopportabile!

E buon Natale a tutti!
Per saperne di più
  •  Se vi capita, guardatevi il terzo episodio di Cosmos: non avete sentito spiegare il lavoro di Newton sulla gravità se non ve l’ha raccontato Neil deGrasse Tyson.
  • Se vogliamo andare più lontano, invece, serve ben altro
  • La tecologia spaziale potrebbe non aver più bisogno di Newton tra un po’. Ma è tutto ancora molto vago, e francamente piuttosto strano.

 

Foto copertina: CC0 27707/pixabay

Un post a effetto

90° minuto, calcio di punizione. Beckham si sistema il pallone. Segnando qualificherebbe l’Inghilterra ai mondiali. Uno sguardo alla barriera, poi  calcia. La palla curva in volo ingannando il portiere e si insacca all’incrocio dei pali. Ok, non serve Beckham per tirare “con l’effetto”: ma come funziona?

Come molti sanno, ai fisici piace lasciar da parte l’effetto dell’attrito dell’aria sugli oggetti. Si fa perché semplifica molto le cose e non è troppo sbagliato, tranne in alcuni casi. Questo è uno. L’aria è fondamentale per dare l’effetto al pallone, che è piuttosto difficile da calcolare.

La chiave dell’effetto è la rotazione. Se, ad esempio, io (che sono destro come Beckham) calcio di interno, faccio ruotare il pallone in senso antiorario mentre si muove in avanti.

Perciò l’aria che gli passa a sinistra si muove nella stessa direzione della rotazione e viene trascinata per un po’ attorno e dietro al pallone. Quella che passa a destra, invece, prima incontra resistenza dalla rotazione della palla, poi si trova davanti l’aria che viene da sinistra ed è stata trascinata lì.

In totale, l’aria viene spostata verso destra. E siccome ad-ogni-azione-corrisponde-una-reazione-uguale-e-contraria, l’aria spinge la palla verso sinistra.

Una rotazione in senso orario fa curvare il pallone a destra, una all’indietro lo alza, una in avanti lo abbassa (la “ maledetta” di Pirlo).

Il fenomeno è chiamato effetto Magnus, in onore del secondo scienziato a descriverlo.

I grandi tiratori combinano diverse rotazioni sullo stesso tiro per renderlo imprendibile. Sapendo tutta la fisica che devono controllare per farlo, il risultato è ancora più incredibile.

Foto: Bellamy Free Kick, CC-BY-ND Simon Williams, via Flickr. Some rights reserved.