le scienze

La Scienza Simpatica – parte 13 – Equilibrio

…ed eccoci arrivati all’ennesimo trattato tragicomico de La Scienza Simpatica…sono “stato via con la mente” per un po’…perdonatemi…

Questa volta vorrei scrivere dell’equilibrio. A questa parola si associano molti significati diversi, compreso quello del mio stato emotivo, ma a me preme scrivere solamente dell’equilibrio fisico dei corpi.

Molti di voi, leggendo, si saranno detti: “Questa volta ce la caviamo con due righe…!” eppure nella sua semplicità anche l’equilibrio è cosa relativamente complessa.

Cos’è in fisica (sempre la bella scienziata) l’equilibro? Alla fine dei conti è la risultante nulla (zero) delle varie forze cui è sottoposto un corpo qualsiasi. Tutto sto casino per fare zero!

C’è qualcuno che con uno stuzzicadenti fa stare in equilibrio sul bordo di un bicchiere, due forchette i cui rebbi (i denti disposti a pettine) sono stati incrociati in maniera stabile…, ma questi sono giochini di abilità che non tutti sanno fare. Io, a scuola, mi divertivo a nascondere le scope ai bidelli, ma il mio metodo era alquanto strano: in mezzo al grande pianerottolo di quel lucido marmo delle costruzioni Tolomeiane, c’era la scopa, bella in vista, ma posta sottosopra…era così evidente l’assurdo della sua posizione che risultava invisibile agli occhi…io mi divertivo, i miei compagni si divertivano, i professori, divertendosi, calcolavano le frecce delle forze, le bidelle si divertivano ad inseguirmi per i corridoi!

Tutti noi, a parte qualche caso eccezionale, riusciamo a stare in posizione eretta, più o meno incurvata in base alla lordosi (…e lardosi…), rimanendo in equilibrio, camminando, correndo, pedalando in bicicletta (…accanto a teeee…), viaggiando in moto…molti di noi riescono anche, sottosopra, a ribaltare i piedi con le mani, compiendo giochi di (appunto) equilibrismo molto difficili…per chi non ci prova.

Ma alla fine, come si fa a stare in equilibrio?

Tutto si basa sul “baricentro” del corpo…no, non è il centro storico di Bari…è quel punto meccanicamente calcolabile in cui idealmente si concentra la “forza peso”. Se la forza verticale risultante dalla nostra massa (magra e grassa) e dall’ambiente ipotizzata nel baricentro rimane entro l’area occupata dalla base (l’area occupata dai nostri fettoni) il corpo rimane in equilibrio; solo nel caso in cui questa forza, o la sua verticale, sconfinasse da quell’area, cadremmo se non fossimo pronti a controbilanciare la forza di gravità, muovendoci di conseguenza. Nell’ormai semplicità del nostro cammino, ogni passo ci fa perdere l’equilibrio: per questo il passo successivo deve essere fatto…al contrario i nostri denti striderebbero sul selciato!

Nel corpo umano l’organo adibito all’equilibrio è il labirinto vestibolare, che si trova nell’orecchio interno, ed è costituito da due tipi di recettori: recettori maculari, che percepiscono la posizione della testa rispetto all’asse della verticalità, collegata all’interazione gravitazionale e i recettori ampollari, che informano sui movimenti angolari della testa. In pratica abbiamo due sistemi che, ben collegati al nostro cervello bacato, fanno sì che il nostro sistema simpatico reagisca e non sia scontroso (sempre sul selciato…).

Gli alberi, ad esempio, hanno sviluppato radici di diversa forma soprattutto in base al terreno: alcuni hanno radici che si ramificano in orizzontale, altri in verticale. E’ evidente quanto un sistema orizzontale aumenta l’area in cui quell’ipotetico punto può scorrazzare, ma quegli alberi che hanno le radici praticamente verticali, come fanno? Anche queste radici fanno parte della massa dell’albero: più lunghe diventano, più il baricentro si abbassa…

 

Arco_romano_de_Cabanes

 

Così anche nelle costruzioni. Le case di una volta avevano una base che occupava un’area decisamente più grande dei piani superiori. Molti castelli medioevali sono ancora in piedi…più o meno diroccati per via delle proprietà più o meno decadute…

 

Fortezza_di_Sarzana

 

Le piramidi sono un altro esempio: non c’è legante tra un mattonazzo e l’altro, ma sono ancora li…da millenni sferzate dagli sbalzi termici e dai venti (fors’anche ventuno) che ogni giorno cercano di farle crollare: le mummie ringraziano!

Qualsiasi cosa, su questa sfera schiacciata ai poli, deve rimanere in equilibrio.

La parola equilibrio deriva dal latino aequilibrium, composto da aequus ossia “uguale” e libra ossia “bilancia”. La classica bilancia a bracci i quali, compensati dai pesi posti per valutare il peso del prodotto scelto, si allineano ponendosi orizzontalmente. Spesso quei pesi di confronto erano farlocchi…ma l’etimologia della parola “farlocco” non la so!

Nel mondo ci sono cose cui i nostri occhi strabuzzano per la stranezza. Due di queste le abbiamo in Italia: il campanile della cattedrale di Santa Maria Assunta a Pisa e un altro campanile di un bel paesino emiliano, Molinella.

 

torre di Pisa

campanile Molinella

 

Nel resto del mondo, poi, c’è tanta altra roba…

 

Plaza_de_Castilla_(Madrid)_06

Plaza de Castilla a Madrid. Le travature verticali identificano
 esattamente la linea che passa attraverso il baricentro...

 

Comunque, per concludere questo breve testo di fisica empirica, l’equilibrio altro non è che uno Zero!

1 lettore ha messo "mi piace"
Print Friendly, PDF & Email
Share:

7 comments

  1. Blue 27 aprile, 2016 at 18:05

    @Genesis e (di riflesso, anche se non ha assolutamente richiesto quanto segue) @Kokab.
    Ringrazio Genesis delle ottime intenzioni.
    La sostanza della questione (almeno per quanto attiene al tema del post) è la seguente: per quanto disequilibrata (credo sia più giusto attribuirle la connotazione di “staticamente ardita”, riconoscendole il merito legato ad una ricerca storiografica giustificata – il tema delle “porte” della Madrid medievale) sembri la proposta architettonica delle torri KIO di Johnson e Burgee (ma vi sono altri numerosi esempi al riguardo in tutte le altri parti del mondo) esiste sempre una soluzione strutturale in grado di “rendere stabile” (cioè in equilibrio) quello che in immediata evidenza non lo è. Sempre. Forse la fascinazione dell’eterno conflitto/sodalizio Architettura-Ingegneria sta proprio in questo. E chi pensa di ribadire la supremazia di una rispetto all’altra non ha a cuore (o non ha compreso completamente) la bellezza dei risultati a cui la loro sintesi può arrivare.
    Le problematiche esecutive (non concettuali, si badi bene…) diventano l’elemento cardine che condiziona tutti gli altri aspetti (in primis quelli economici) delle soluzioni possibili.
    Per coloro – i più curiosi dal punto di vista tecnico – che volessero approfondirne l’aspetto concettuale, rimando al link seguente che bene illustra la soluzione strutturale adottata dallo studio LERA (Leslie E. Robertson Associates) di New York (lera.com).
    Un documento pdf di 19 pagine che spiega con sufficiente chiarezza quello che ho cercato di sintetizzare schematicamente nel mio precedente commento, non potendo avvalermi di “disegnini” esplicativi.

    http://faculty.arch.tamu.edu/media/cms_page_media/4433/PuertadeEuropa.pdf

    • Genesis 28 aprile, 2016 at 10:19

      Di per se, con un’occhiata decisamente superficiale (senza nessun calcolo, travatura reticolare ecc) alle pagine di cui al pregevole link, più che “staticamente ardita” chiamerei questa soluzione “meccanicamente funzionale”. Sembra che il possibile baricentro della struttura sia ben entro l’area di base, per cui, in assenza di alcune forze esterne, il gioco d’inclinazioni risulta solamente all’occhio ardito!
      Se non ho compreso erroneamente, le forze esterne (vento ecc) vengono contrastate tramite i tiranti in acciaio ancorati al basamento.
      Vedo quindi più arditi quei balconi che, con profondità assurde (spesso abusive), sporgono senza sostegno da alcuni palazzi…

  2. Blue 22 aprile, 2016 at 19:38

    Mi soffermo sull’ultima immagine proposta nel bello, simpatico e divulgativo articolo di GENESIS.
    Si tratta delle due torrii KIO, situate, come riportato in didascalia, nella Plaza de Castilla a Madrid, per svolgere alcune osservazioni di ordine strutturale, che sono quelle che direttamente riguardano l’argomento in oggetto.
    Brevissima introduzione architettonica.
    Il prospetto dello sky-line delle due torri è stato recentemente (2009) completato dall’obelisco della Caja opera dell’architetto Santiago Calatrava (un altro manufatto in cui si sfidano, per altri versi, le regole dell’equilibrio) oltre al monolitico monumento in memoria di Josè Calvo Sotelo, opera dell’architetto Manuel Manzano Monis e dello scultore Carlos Ferreira, monumento che sta creando non pochi problemi a causa del suo significato politico. Ma questa è un’altra questione.
    Il nome KIO deriva dal fatto che la costruzione degli edifici fu promossa dall’impresa kuwaitiana KIO, ovvero, Kuwait Investements Office. I due grattacieli, completati negli anni ’90, nel “concept progettuale” degli architetti Philip Johnson e John Burgee, formano la “Puerta de Europa”. Come nella tradizione delle “porte urbane”, motivo ricorrente nella capitale spagnola, città murata medievale.
    Le torri KIO sfidano, appunto, le convenzioni tipiche dei grattacieli in quanto la loro inclinazione rispetto alla verticale di quasi 15 gradi amplifica enormemente i problemi di ordine strutturale che “normalmente” impegnano gli strutturisti nel “fare stare in piedi” costruzioni che, nel delirio esibizionistico (considerazione mia) di committenti e progettisti (architetti e ingegneri, questi ultimi responsabili conseguenti, spesso chiamati a risolvere proprio i deliri di cui sopra) hanno come obiettivo (non sempre, per fortuna) quello di “esagerare” nel voler stupire.

    Dal punto di vista prettamente tecnico, per contrastare le azioni (tutte: quelle dovute ai carichi permanenti, ai carichi di esercizio e ai carichi accidentali – nelle combinazioni di carico più sfavorevoli) la griglia strutturale, con soluzioni progettuali complesse che non vi esplicito, viene evidenziata (giustamente – secondo me – dal punto di vista architettonico)nelle facciate degli edifici. Tale maglia è realizzata, sulla loro superficie perimetrale, con membrature in acciaio (verticali, orizzontali ed inclinate) collegate ad un nucleo centrale in cemento armato precompresso che assicura la rigidezza necessaria al complesso. Il tutto viene vincolato adeguatamente [si spera 😉 ] al suolo da una sorta di platea eccentrica con funzione di contrappeso per contrastare l’azione evidente di “naturale” ribaltamento che a tutti noi appare. Si pensi che, data l’altezza (115 m) e l’inclinazione (15°) lo spostamento della sommità mediana rispetto alla corrispondente verticale alla base risulta di quasi 30 m.
    Insomma, rispetto all’involontarietà dell’inclinazione della torre di Pisa, questa, voluta, delle torri KIO, ci rappresenta tutto il potere della tecnica ingegneristica spesso subordinata ad esigenze di spettacolarizzazione non sempre condivisibili.
    Ma, si sa, l’uomo è sempre per le sfide che paiono impossibili ma che…

Leave a reply

WordPress Appliance - Powered by TurnKey Linux