La fisica newtoniana e l’ingegneria delle strutture flessibili spiegano il fenomeno dello schianto della pancia in piscina. Gli studi cercano di ridurre le forze di impatto sugli oggetti smussati.
La scienza dietro lo schianto della pancia in piscina può sembrare complessa, ma in realtà si basa sulla semplice fisica newtoniana. Quando un oggetto cade dall’aria nell’acqua, l’acqua deve accelerare per raggiungere la stessa velocità dell’oggetto. Questa accelerazione crea una grande forza di reazione che provoca lo schianto caratteristico. Tuttavia, se l’oggetto che impatta è flessibile, come ad esempio la pancia umana, la fisica diventa più complicata.
Contrariamente a quanto si potrebbe pensare, rendere l’oggetto più morbido non riduce sempre la forza di impatto massima. In alcuni casi, può addirittura aumentarla rispetto a un oggetto completamente rigido. Per studiare la scienza delle pance in acqua, i ricercatori utilizzano attrezzature fotografiche ad alta velocità e sensori sofisticati per registrare gli effetti dell’impatto su un oggetto flessibile.
Un esperimento condotto da Daniel Harris e il suo team ha coinvolto una massa cilindrica che cadeva in acqua, con un impattatore morbido collegato all’estremità del cilindro tramite un sistema di molle flessibili. Questo impattatore morbido avrebbe dovuto ammorbidire l’impatto distribuendo il carico su un periodo di tempo più lungo, ma in realtà ha causato delle vibrazioni che aumentavano la forza complessiva dell’impatto.
La chiave per ottenere un impatto più morbido sta nel trovare il giusto equilibrio delle molle. Se le molle sono troppo rigide, l’impatto non viene sufficientemente assorbito, mentre se sono troppo morbide, si possono aggiungere vibrazioni extra che aumentano la forza complessiva. Questa scoperta potrebbe essere utile per l’ingegneria navale e marina, che spesso deve affrontare forze di impatto ad alta velocità da aria a acqua.
I prossimi passi per i ricercatori sono ispirati dagli atterraggi eleganti di certi uccelli tuffatori. Questi uccelli eseguono determinate manovre durante l’ingresso in acqua per ridurre le forze di impatto. I ricercatori stanno cercando di progettare un impattatore robotico che possa eseguire simili manovre attive per ridurre l’impatto sugli oggetti smussati.
In conclusione, la scienza dietro lo schianto della pancia in piscina coinvolge la fisica newtoniana e l’ingegneria delle strutture flessibili. Comprendere come gestire l’impatto può avere applicazioni pratiche nell’ingegneria navale e marina, e potrebbe portare allo sviluppo di nuove tecnologie per ridurre le forze di impatto sugli oggetti smussati. Lo studio è stato pubblicato nel Journal of Fluid Mechanics.
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