Da Trento un nuovo tipo di forza elastica

5652594505_c3a7e17b08_bSCOPERTE – Scoprire un nuovo modo tramite il quale una forza può manifestarsi non è certo cosa da tutti i giorni. Il gruppo di ricerca ERC-Instabilities dell’Università di Trento, guidato da Davide Bigoni c’è riuscito: ha creato un prototipo di bilancia che dimostra un nuovo modo tramite cui una forza elastica si esprime, la cosiddetta forza configurazionale. Una bilancia che si è conquistata la copertina del numero di ottobre della prestigiosa rivista Proceedings of the Royal Society A. Ma il punto qui non è la bilancia, come ci spiega proprio l’autore, Davide Bigoni. “Il punto è aver scoperto come si sviluppa un nuovo tipo di forza configurazionale, ovvero che scaturisce da una struttura che può cambiare forma nello spazio e nel tempo. E questo nuovo meccanismo deformabile è stato creato per dimostrare come è possibile migliorare uno strumento di misura utilizzando le proprietà di questa forza configurazionale.”

Venendo alla bilancia, essa è una sorta di combinazione delle proprietà della tradizionale stadera a braccia rigide e il più moderno dinamometro a molla, inventato nel XVII da Robert Hooke. La struttura ricorda infatti quella di una stadera, ma per la pesata utilizza la forza elastica, come il dinamometro e l’innovazione consiste nel combinare i principi meccanici che stanno alla base di entrambi i sistemi per ottenere uno strumento di misurazione del peso ancora più raffinato. “Nella nuova bilancia i bracci si ‘inflettono’, se non si deformano infatti l’equilibrio non viene garantito” spiega Bigoni. Ai bracci rigidi si sostituisce una lamina flessibile ed elastica, libera di scorrere in un manicotto inclinato senza attrito e che raggiunge l’equilibrio quando vi sono applicati dei pesi alle estremità. Essa riesce a lavorare con o senza contrappeso, sfruttando appunto i due concetti fondamentali di equilibrio e deformazione, dove l’equilibrio della bilancia viene garantito da queste “forze configurazionali”, frutto di complesse equazioni, che si sviluppano ai due bordi del manicotto a causa della possibilità di scorrimento e della deformabilità della lamina.

Ma questa bilancia così speciale alla fine è più o meno precisa rispetto alle bilance tradizionali? “Per certi intervalli di carico la nostra bilancia risulta più sensibile delle bilance classiche. La cosa curiosa è che a noi non interessa poi tanto questo aspetto, a noi interessa la teoria che c’è dietro” racconta Bigoni. “La bilancia è solo un modo semplice per dimostrare che la nostra teoria è valida, come quando spieghiamo a un bambino come è fatta un’altalena usando dei legnetti. Il punto non è l’altalena, ma il modello che c’è dietro.” Il team trentino infatti dopo la bilancia sta già orientando le proprie ricerche verso altri lidi. “Stiamo lavorando a un nuovo prototipo, questa volta per dimostrare che lo stesso tipo di forza configurazionale che mette in equilibrio la bilancia può funzionare anche per la locomozione, cioè per la capacità di spostarsi.”

In ogni caso non siamo in grado oggi di prevedere in che modo la nostra scoperta, frutto essenzialmente di un accurato e lungo lavoro teorico, potrà trovare applicazione pratica. Quello dipenderà dagli interessi che la nostra idea potrà suscitare nell’industria. Il nostro lavoro è scoprire aspetti nella meccanica che finora non sono noti, e questa nuova tipologia di forza elastica in questo senso è un passo in avanti di prim’ordine.”

Pubblicato con licenza Creative Commons Attribuzione-Non opere derivate 2.5 Italia.   
Crediti immagine: Kurtis Garbutt, Flickr

Informazioni su Cristina Da Rold ()
Freelance (data) journalist and scientific communicator

3 Commenti su Da Trento un nuovo tipo di forza elastica

  1. Giuseppe Chiofalo // 26 agosto 2014 alle 12:18 // Rispondi

    Giuseppe Chiofalo
    La notizia si offre con eccessivo mistero circa l’”accurato e lungo lavoro teorico”, e tale da indurre, col peso dell’ignoranza del fatto e del da farsi, alla raccomandazione di Occam, giudiziosa e comprensibile anche secondo senso comune (e già citata in altra annotazione),: “entia non sunt multiplcanda praeter necessitatem”.
    Una bilancia, infatti, è una macchina che “pareggia il bilancio” tra forze impresse e forze, appunto¸ configurazionali, ossia e meglio riconfigurazionanti, e però calcolabili necessarie e sufficienti a ripristinare la configurazione di macchina scarica.
    Una bilancia, inoltre, assolve abbondantemente il proprio compito come macchina semplice (ad un solo parametro).
    Nel caso della bilancia a bracci rigidi (cioè corpo rigido con asse fisso) si tratta di conservare l’unico parametro (grado di libertà) che è l’angolo di rotazione attorno all’asse (beninteso come vincolo senza attrito, od altro che snaturi il carattere puramente meccanico della questione): è lungo lavoro teorico compilare e risolvere una equazione con una incognita e, in particolare, a che serve introdurre un asse anche scorrevole?
    I bracci rigidi, infatti, fedeli ad Occam, lasciano fuori campo anche le dimensioni geometriche oziose (diciamole: larghezza e altezza), e mostrano che l’unica equazione necessaria è un dono della simmetria attorno al fulcro che è puramente geometrica nel caso di primo genere (bracci uguali; cfr. anche E.Mach La meccanica nel suo sviluppo storico critico).
    Nel caso del dinamometro a molla, la stessa legge di Hooke altro non è che una li-nearizzazione di una funzione (l’energia elastica) il che vuol dire che comporta una sola equazione che può avvalersi di costante elastica (per intenderci, il valore della derivata della energia calcolata in punto di equilibrio stabile, al primo ordine dello sviluppo in serie di Maclaurin) e peraltro la sola equazione da risolvere è immediatamente risolta visivamente secondo predisposta taratura. Ed allora, perché ricorrere ad aste flessibili, la cui trattazione non disinvolta richiederebbe, almeno, tensori di deformazione, curvature e momenti flettenti?
    A questo punto è chiaro che gli interrogativi qui formulati possono ritenersi giustificati dal mistero che circonda la notizia; mistero che stimola la convinzione che è necessario saperne di più circa le equazioni e la teoria che le genera ed ospita in sistemi di equazioni nonché della necessità ineludibile di oltrepassare l’”angustia” d’una sola equazione.
    Comunque, data la provenienza, v’è da ritenere che il tutto debba avere una importanza non secondaria, quanto ad originalità di concetti e di possibile realizzazione tecnologica.
    Infatti, vi si apprende che si moltiplicano gli enti una necessità c’è in ordine alla prospettiva di comporre linee di continuità (unitaria formalizzazione) dalla Statica alla Dinamica.
    Ma se una “nuova tipologia di forza elastica” è chiamata a presentare auspicati possibili caratteri “configurazionali”, anche “per la locomozione”, allora avrà necessità e senso non solo aumentare il parametri del problema (numero di equazioni indipendenti) ma anche le dimensioni dello spazio per registrarvi atti di moto, posizioni e impulsi, implicanti la “forza configurazionale” . come loro legittima, newtoniana, causa.
    Non resta che l’augurio di ulteriori notizie e approfondimenti da parte del Gruppo di Ricerca EI Università di Trento.
    Palmi, 26 agosto 2014 Giuseppe Chiofalo

  2. Cosa c’entra il _tempo_? Una struttura che cambia forma nello spazio e nel tempo? Nel senso del tempo che passa, spero?!
    Anche perché la teoria della gravitazione di Einstein non riesco a farla entrare in uno strumento di pesatura…
    Battute a parte, qual è il significato di quella frase?

  3. Leonardo Rubino // 2 aprile 2016 alle 23:32 // Rispondi

    Anche il vecchio tipo di forza elastica porta a risultati piuttosto interessanti:

    http://www.altrogiornale.org/universo-elastico-la-prova/

    Saluti.

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