Dopo un altalenarsi di vicende sconvolgenti siamo finalmente all’altalena. Come al solito, quanto segue è parascientifico, frutto di speculazioni dell’autore. L’altra volta avevamo raccontato la storia di un omino sfortunato imprigionato in precario equilibrio sulla sommità di una montagna. Non finì bene. Il post titolava l’altalena stocastica, ma di altalene non si era parlato. E’ per questo che stavolta vogliamo parlare dello skateboard.

La situazione è questa. Siete in piedi su uno skateboard fermo e volete partire, senza mettere il piede a terra. Con un po’ di gioco oscillatorio di gambe e busto riuscite a mettervi in moto in una direzione, certo senza mai raggiungere velocità strabilianti. Provare per credere: se non ci riuscite avete qualche problema di sensibilità motoria. Siete dunque in moto, e si palesa il paradosso: una forza interna al sistema skateboard+skateboarder ha apparentemente determinato una variazione nella velocità del centro di massa complessivo del sistema. Come visto, la soluzione del paradosso è da ricercarsi nell’attrito delle ruote con il suolo, che agisce come forza esterna, perché se non ci fosse attrito, per quanti sforzi voi facciate non c’è verso di partire.

L’attrito che si genera tra due superfici a contatto (radente o volvente che sia) ostacola un moto opponendogli una forza contraria approssimativamente proporzionale alla (componente perpendicolare al piano della) forza peso dell’oggetto. Tuttavia, se la forza è molto debole potrebbe non essere in grado di superare un piccolo scalino iniziale.

fig. L’attrito A in funzione della forza applicata F. Dopo l’iniziale identità, l’attrito cade attestandosi ad un valore G costante proporzionale al peso percepito dell’oggetto.

In figura è rappresentata la risposta dell’attrito ad una forza esterna. Come vedete, se spostate un oggetto (pensate ad un mobile) graduando la forza da meno intensa a più intensa, inizialmente l’attrito opporrà una forza esattamente uguale e contraria, finchè non raggiungerete un livello di soglia. A quel punto l’oggetto si muove ed improvvisamente la forza esercitata è più che sufficiente (a volte anche troppa) per spostare il mobile. Il motivo è che l’attrito è generato dal cozzare delle asperità microscopiche tra le superfici a contatto dei materiali e soprattutto dai legami chimici che si formano tra essi; quando in moto, i legami chimico-fisici non fanno in tempo a formarsi che già si devono sciogliere, mentre in una situazione inizialmente ferma questi sono saldi.

Come si fà ad usare questo fenomeno per partire con lo skate? Inizialmente potete muovere delicatamente il busto in avanti, sfruttando il gradino per impedire alle ruote di scorrere indietro. Come spingendovi debolmente contro un muro, siete in grado di determinare un (seppur minimo) movimento del vostro centro di massa non bilanciato da un proporzionato e contrario spostamento del centro di massa della tavola. A quel punto vi riportate eretti dando uno strattone di gambe, che permette alle ruote di superare l’attrito statico e di marciare assieme a voi. Lo skater è ora l’agente esterno, in moto, che impone una forza alla tavola sufficiente a partire. Essendo la tavola un oggetto molto leggero, complessivamente l’energia cinetica guadagnata sarà considerevole, se confrontata con la debolezza delle forze d’attrito che l’hanno generata. Beninteso, che l’energia è pur sempre dissipata: la fatica immane non è giustificata da un così magro divertimento.

Per effetto dell’attrito in poco tempo sarete di nuovo fermi, ma sappiamo tutti che se si indovina una giusta frequenza di oscillazione, si riesce a proseguire. La dinamica successiva non può essere semplificata in maniera altrettanto banale, perché non essendo fermi non c’è più il meccanismo del gradino, ma ci saranno meccanismi più sofisticati. Inoltre muoversi così in skateboard è talmente frustrante che è faticoso persino pensarci. Quindi godetevi mentalmente una bella discesa, e alla prossima.