La fisica degli scivoli degli acquapark



(Foto: Pixabay)

Divertirsi, ma cum judicio. Siete all’acquapark: avete provato tutti gli scivoli e le piscine, vi siete asciugati al sole, rilassati sotto l’ombrellone con una bibita rinfrescante. Scesa l’adrenalina, riflettete: non è il momento migliore per ripassare un po’ di fisica di base? Ed è qui che entriamo in gioco noi, a ricordarvi la scienza alla base delle emozioni che avete appena sperimentato.

Cominciamo dalle basi. O meglio dalle altezze: quando ci si inerpica verso la cima di uno scivolo (o, più in generale, ogni qual volta che un corpo soggetto alla forza di gravità aumenta di quota), si guadagna una certa quantità di energia potenziale gravitazionale, direttamente proporzionale all’altezza dello scivolo e alla propria massa (la costante di proporzionalità è l’accelerazione di gravità g, pari a 9,81 m/s2).

In sostanza: più è alto lo scivolo e più si è pesanti, maggiore sarà la propria energia potenziale gravitazionale. Perché è così importante? Perché durante la caduta parte dell’energia potenziale gravitazionale si trasforma in energia cinetica, ossia in velocità.

La parte restante, invece, si disperde in attrito con l’acqua e con le pareti dello scivolo, e dipende sia dalla velocità che dal materiale di cui sono composte le pareti e il costume dello scivolatore.

L’altezza dello scivolo e l’attrito, naturalmente, non sono le uniche variabili che determinano la conversione dell’energia potenziale in energia cinetica. Un altro fattore importante è la forma dello scivolo. In particolare, si può considerare che lo scivolo eserciti una forza che va contro la forza di gravità: il bilanciamento di queste due grandezze dipende dall’angolo che si crea tra lo scivolo stesso e il piano parallelo al suolo. Quando si scivola lungo un piano poco pendente, la gravità spinge contro lo scivolo, e solo una piccola parte della forza esercitata da quest’ultimo spinge il nuotatore in avanti.

Al contrario, quando la pendenza aumenta, la componente della forza esercitata dallo scivolo per contrastare la gravità diminuisce e di conseguenza cresce quella che spinge il nuotatore, che dunque accelera più rapidamente: è questo l’ovvio motivo per cui uno scivolo dritto e con forte pendenza è molto più adrenalinico rispetto a uno scivolo curvo.

Sempre restando sulla questione della forma, è da sottolineare che negli scivoli a serpentina entra in gioco significativamente anche un’altra forza, l’inerzia di chi sta scivolando. L’inerzia è la forza che fa sì che un corpo in quiete (o in moto) tenda a conservare il suo stato di quiete (o di moto). Quando il corpo che sta scivolando sta per affrontare una curva, l’inerzia tende a fargli conservare il proprio moto rettilineo: le pareti degli scivoli sono rialzate, infatti, per impedire al corpo di cadere oltre il bordo. Di conseguenza, negli scivoli a serpentina si tende a risalire lungo le pareti nelle curve, il che conferisce al corpo una temporanea accelerazione nella fase di discesa: assecondare questo saliscendi ha come effetto l’aumento della velocità. Buon divertimento.


Fonte: WIRED.it