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La fisica dei ciottoli che rimbalzano sull'acqua

Per studiare il fenomeno nei dettagli, un team di scienziati ha usato un disco di alluminio con sensori che trasmettevano dati, e videocamere sull'acqua.

A far rimbalzare i ciottoli sull'acqua ci abbiamo provato tutti. Ora lo ha fatto, in nome della scienza, un team di ricercatori di università cinesi, che ha analizzato attentamente il fenomeno pubblicando i risultati su Physicsof Fluids.

gravità e rotazione del lancio. La legge generale è nota: il ciottolo è "spinto" in alto quando colpisce la superficie dell'acqua e così, fino a che la forza di sollevamento è maggiore di quella di gravità, la pietra continua a rimbalzare per poi affondare. Per poterlo fare, sono fondamentali la forma piatta del sasso, un ridotto angolo d'impatto con l'acqua e la rotazione impressa nel lancio.

I ricercatori cinesi hanno studiato i dettagli. Al posto di un normale ciottolo hanno usato un disco di alluminio, dotato di sensori che trasmettevano dati su rotazione e movimento. Il "lanciatore" era un getto di aria compressa con un meccanismo in grado di imprimere al disco una precisa rotazione. Inoltre, traiettorie e rimbalzi erano poi seguiti da videocamere sistemate sopra l'acqua e a livello della sua superficie.

veicoli spaziali. Gli scienziati hanno visto che il disco rimbalza se è sufficiente l'accelerazione verso l'alto al momento dell'impatto con l'acqua: se l'accelerazione è oltre quattro volte quella dovuta alla gravità (che è circa circa 9,8 m/s2), il disco salta. Se è un po' meno (3,8 volte), il disco "fa surf", ovvero scivola sull'acqua senza saltare. I ricercatori hanno anche esaminato l'effetto per cui un oggetto rotante che si muove in un fluido devia dalla sua traiettoria (effetto Magnus): il disco-ciottolo non va in linea retta, ma curva nella direzione di rotazione, piegando sempre più a ogni rimbalzo. I fisici hanno ipotizzato che questa loro ricerca possa essere utile per il design di barche o sottomarini, oppure per il rientro di veicoli spaziali sull'acqua. 

16 novembre 2021 Giovanna Camardo
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