La deformabilità come strategia di sopravvivenza - Pubblicato dalla rivista Journal of Fluid Mechanics

Sulla prestigiosa rivista "Link identifier #identifier__118066-1Journal of Fluid Mechanics" è stato pubblicato lo studio "La deformabilità come strategia di sopravvivenza", realizzato dai proff. Andrea Montessori, Pietro Prestininzi, Michele La Rocca, Valentina Lombardi e Sauro Succi.

Lo studio in breve - Un po’ come nella storia della canna e dell’ulivo di esopiana memoria, dove il modesto ma flessibile giunco sopravviveva alla tempesta piegandosi, al contrario del superbo ma rigido ulivo che invece soccombeva agli elementi, i nostri ricercatori di Ingegneria idraulica hanno scoperto che, se sei una goccia che scorre lungo un piano interrotto da una fessura, per saltare dall’altra parte è meglio che ti deformi un po’, ma non troppo…
La ricerca fonda la sua motivazione sulla necessità di comprendere quale sia la dinamica di goccioline d’acqua che impattano ad alta velocità su uno spigolo. Nello specifico è necessario capire: quanto tempo la goccia rimane a contatto con lo spigolo; quanto deve essere piccola e/o quanto piano deve andare per sperare di sopravvivere all’impatto senza rompersi. Questi, insieme ad altri quesiti, sebbene possano a prima vista sembrare mere curiosità accademiche, assumono una rilevanza fondamentale per stimare, ad esempio, la probabilità che ha una goccia “superaffreddata” (NdR allo stato liquido sebbene al di sotto della temperatura di congelamento) di tramutarsi in ghiaccio in conseguenza del contatto prolungato con uno spigolo “freddo”; quando quest’ultimo è una parte dell’ala di un aereo, capiamo bene perché è di vitale importanza fare di tutto affinché la gocciolina sopravviva all’impatto e scorra via nel più breve tempo possibile.
Lo studio, pubblicato recentemente sulla prestigiosa rivista Journal of Fluid Mechanics, ha un’impostazione sperimentale ed è consistito nell’analisi di migliaia di gocce di dimensioni millimetriche che scivolano a vari metri al secondo su una superficie “super-idrofobica” prima di incontrare una fenditura trasversale al loro percorso, come uno sciatore che si imbatte in un crepaccio (NdR una superficie “super-idrofobica” repelle molto la gocciolina d’acqua, come fanno alcune superfici naturali, ad esempio il fiore di loto, e le consente di assumere un comportamento più simile a quello di una sferetta di gomma, piuttosto che di un corpo liquido). Le goccioline più lente cadono, quelle più veloci superano “di slancio” la fessura, lambendo appena il bordo di valle dell’apertura.
Sono però alcune delle gocce che impattano in pieno lo spigolo a mostrare un comportamento sorprendente: tra di esse, non sono quelle più veloci a sopravvivere, né le più lente, né le più piccole o le più grosse, ma solo quelle che sono in grado di deformarsi quel tanto che basta per poter “arrampicarsi” sul bordo di valle. Questa classe particolare di gocce, caratterizzate da un preciso rapporto tra grandezza e velocità, è composta da quelle che sono disposte a mettere a repentaglio la propria esistenza, deformandosi fino quasi a rompersi, pur di agguantare il bordo di valle e sfruttare l’energia (di rotazione), fin lì accumulata, per compiere quest’ “ultimo sforzo”.
Lo studio è il primo che affronta il problema di un impatto di gocce ad alta velocità su una “singolarità” geometrica. I prossimi passi della ricerca, finanziata con fondi pubblici derivanti da FFO, consisteranno nel cercare conferme, sia sperimentali sia mediante simulazioni al computer, delle stime teoriche di energia di rotazione necessaria alla sopravvivenza, in relazione alla capacità idrofobica del piano e altre variabili del sistema.