Vecchi pneumatici, o mio capitano!
Era proprio una bella giornata, l'ideale per una gita nel golfo sul traghetto. Peccato solo per il ritorno, per lo “scossone” subito dalla nave durante l'attracco al molo. A dire il vero, il vecchio capitano lo aveva preannunciato, borbottando: funzionavano meglio i vecchi pneumatici che si usavano una volta, invece dei paraurti che si adoperano oggi per “assorbire” l'urto della nave contro il molo durante l'attracco!
Certo, prima non si avvertiva tanto il rinculo, come invece avviene adesso. Sapete perchè? Ebbene, un ricercatore in Cile se lo è chiesto... e ha trovato pure la risposta.
Il punto fondamentale è – naturalmente – capire come l'energia posseduta dalla nave, derivata dal suo movimento (così come una pallina che rotola lungo una strada in pendenza), venga assorbita durante l'urto. L'idea generale è quella di usare dei respingenti che funzionino come molle: l'energia della nave viene trasferita nell'urto alla “molla” . Ma, come è noto a tutti, una parte di questa energia (che non viene dissipata), viene comunque comunicata di nuovo alla nave, che subisce così un rinculo: chi non ha fatto mai esperienza di ciò, quando le ruote della vostra auto finiscono in una buca, e gli ammortizzatori trasmettono a chi è seduto l'azione del rinculo?
Una molla funziona in base alla legge di Hooke: maggiore è la forza esercitata su di essa, maggiore sarà la sua deformazione (compressione o allungamento). Anzi, ad essere precisi, se la forza esercitata non è esageratamente elevata, raddoppiando la forza si raddoppia l'accorciamento (o l'allungamento), se si triplica l'una si triplica l'altro, ecc.: sussiste una legge di proporzionalità diretta. Ma vale anche il contrario: se producete una maggiore deformazione, la molla risponderà con una forza respingente (oppure attrattiva) maggiore, e questa è l'origine del rinculo.
I moderni paraurti portuali funzionano proprio come le molle, solo che sono fatti di materiale particolare per ridurre quanto più possibile l'effetto di rinculo. Effetto ridotto ampiamente (vi immaginate cosa avverrebbe se si usasse una normale molla elicoidale d'acciaio?), ma non eliminato apprezzabilmente.
I pneumatici funzionano in una maniera un po' diversa, più indiretta. L'azione di assorbimento di energia è anche qui di tipo elastico (ovvero, segue la legge di Hooke), ma non è esercitata direttamente dal pneumatico nel suo complesso, bensì dal battistrada. Più specificatamente, lungo i moli nei porti, i pneumatici (li supporremo di forma cilindrica, approssimativamente) erano disposti in modo tale che le navi urtavano sulla loro parte piana, circolare e non sul battistrada. Durante l'urto il pneumatico si deforma, assumendo una forma schiacciata, come in figura, e il battistrada si allunga elasticamente, assorbendo energia. L'effetto complessivo, però, non è come quello dei paraurti moderni: l'azione elastica del battistrada non avviene lungo la stessa direzione di approccio della nave, ma perpendicolarmente ad essa, e l'effetto globale del pneumatico non è elastico (non segue la legge di Hooke). In particolare, la forza totale di respingimento aumenta proporzionalmente con l'ampiezza della deformazione solo quando questa è piccola – tipicamente, solo nei primi 2.5cm di compressione. Dopodichè, aumentando ancora la compressione (sempre durante l'urto della nave), la forza di respingimento diminuisce apprezzabilmente. Così, quando la nave produce la massima compressione, mentre dai moderni paraurti si ha la massima forza di rinculo (che deve essere ridotta – riuscendovi solo parzialmente – con una scelta opportuna dei materiali), i pneumatici producono una minima forza di rinculo. Questo spiega, quindi, l'assenza di “scossoni” con i vecchi pneumatici come paraurti portuali.
La storia, però, non finisce qui. Infatti, mentre i paraurti moderni devono comprimersi molto per avere un massimo assorbimento di energia, i pneumatici raggiungono tale condizione dopo una piccola compressione (ovvero, entro circa 2.5cm). Così l'azione di frenamento sulla nave non richiede, nel caso dei pneumatici, una compressione molto pronunciata, espressione di una forza di respingimento che raggiunge valori elevati, pericolosi per la stessa nave.
Che ne direste, allora, di raccogliere le firme per una petizione per ritornare ai vecchi paraurti portuali? Naturalmente, incominciando da quelle dei capitani di lunga data!
S. Esposito, fisico