Quante volte abbiamo spezzato degli spaghetti per prepararci un buon piatto di pasta? Avete mai notato che non si riesce mai a dividerli in due pezzi? Sembra una questione curiosa, un gioco divertente da provare con gli amici, ma la “sfida dello spaghetto” ha interessato i fisici per decenni e la sua risoluzione, oltre a non essere banale, ha dei risvolti tecnologici interessanti.
Quante volte abbiamo spezzato degli spaghetti per prepararci un buon piatto di pasta? Avete mai notato che non si riesce mai a dividerli in due pezzi? Sembra una questione curiosa, un gioco divertente da provare con gli amici, ma la “sfida dello spaghetto” ha interessato i fisici per decenni e la sua risoluzione, oltre a non essere banale, ha dei risvolti tecnologici interessanti.
Gli esperimenti in cucina di Feynman e il premio IgNobel
Anche il fisico e divulgatore Richard Feynman, Premio Nobel per la Fisica nel 1965, cercò la spiegazione teorica dell’impossibilità di dividere a metà uno spaghetto, provando e riprovando per un’intera serata. La risoluzione del suo esperimento fu trovata finalmente nel 2005, in Francia: Basile Audoly e Sébastien Neukirch, del Laboratoire de Modélisation en Mécanique dell’Università Pierre e Marie Curie, elaborarono una teoria per descrivere le forze in gioco quando uno spaghetto, o qualsiasi altro bastoncino lungo e sottile, viene piegato.
Quando un bastoncino è piegato uniformemente da entrambe le estremità, si spezzerà vicino al centro, lì dove vi è una curvatura maggiore. Ma la frattura iniziale innescherà un effetto rimbalzo e un’onda flessurale (una vibrazione) che fratturerà ulteriormente la barra. La teoria dei due francesi valse loro il Premio IgNobel, assegnato agli autori di ricerche che “fanno ridere la gente e poi pensare”, nel 2006.
La soluzione del MIT
Nell’articolo pubblicato su Proceedings of the National Academy of Sciences i ricercatori del MIT-Massachusetts Institute of Technology hanno affermato di aver trovato un modo per spezzare gli spaghetti in due, piegandoli e torcendoli con uno speciale strumento costruito appositamente: se un bastoncino di pasta secca viene ritorto fino al raggiungimento di un angolo critico e poi è piegato lentamente a metà, si spezzerà in due parti.
I ricercatori del MIT hanno portato avanti esperimenti con centinaia di spaghetti, piegandoli e torcendoli con uno strumento costruito da loro appositamente per questo scopo. Credits: MIT-Courtesy of the researchers
Ronald H. Heisser e Vishal P. Patil, due degli autori del lavoro, hanno usato lo strumento per piegare e attorcigliare centinaia di spaghetti; hanno quindi registrato i processi di frammentazione con una videocamera, memorizzando più di un milione di fotogrammi al secondo.
Come si può dedurre, gli scienziati hanno adattato la teoria di Audoly e Neukirch aggiungendo la torsione e osservando come questa influenzasse le forze presenti e le onde che si propagano lungo lo spaghetto nel momento in cui viene piegato.
Patil ha scoperto che se uno spaghetto lungo 25,4 centimetri (10 pollici) è dapprima ritorto di circa 270 gradi e successivamente piegato, si spezzerà in due principalmente a causa di due effetti. L’effetto rimbalzo, per cui il bastoncino rimbalzerà nella direzione opposta rispetto a quella lungo la quale viene piegato e che è indebolito dalla torsione. Poi c’è l’effetto dovuto alla forza che si oppone alla torsione stessa, per cui la barretta cerca di tornare alla sua configurazione originale, il quale rilascia energia lungo lo spaghetto, prevenendo le fratture addizionali.
Il modello ha mostrato di funzionare per due tipi di spaghetti: i Barilla n°5 e i Barilla n° 7, aventi diametri leggermente diversi.
Non solo cucina
I risultati di questa ricerca non soddisfano semplicemente una curiosità gastronomica: potrebbero migliorare la comprensione della formazione di fratture e del loro controllo in altri materiali a forma di barra come le strutture multifibra, i nanotubi ingegnerizzati o persino i microtubuli cellulari.
Jörn Dunkel, coautore dell’articolo pubblicato su PNAS e professore associato al MIT ha spiegato: “Sarà interessante vedere se e come la torsione possa essere usata in maniera simile per controllare la dinamica delle fratture in materiali bi e tridimensionali. In ogni caso questo è stato un progetto interdisciplinare divertente, portato avanti da due studenti brillanti e tenaci che probabilmente non vorranno vedere, spezzare o mangiare spaghetti per un po’”.
La cucina può essere un grande laboratorio per esperimenti fisici e chimici dal risvolto gastronomico. Ci racconta come Hervé This nel libro “La scienza in cucina”, che potrete acquistare sul sito di Edizioni Dedalo.
