Una passeggiata “scientifica”

Cosa c'è di “scientifico” in una passeggiata? Apparentemente ben poco: il corpo di una persona si muove a causa della forza esercitata dai piedi sul suolo – o, più precisamente, a causa della forza esercitata dal suolo sui piedi. Tale forza è evidentemente dovuta alla forza di attritopiedi/suolo (cosa avviene se l'attrito è quasi assente, come per dei pattini a rotelle su una pista ghiacciata? Ci si riesce a muovere da soli?), e il fenomeno è una bella applicazione della terza legge della dinamica, ovvero del principio di azione e reazione. Per tale principio, la forza di attrito (statico) sui piedi è, ovviamente, diretta in avanti (in verso opposto a quella esercitata dai piedi sul suolo), ed è quindi responsabile del movimento del corpo.

La storia, però, non finisce qui: se sul corpo fosse applicata solo tale forza, in virtù della seconda legge della dinamica esso si muoverebbe permanentemente con una accelerazione in avanti, aumentando continuamente la propria velocità; ma ciò, naturalmente, non è plausibile. Infatti, poco dopo l'inizio della camminata, il corpo raggiunge un “regime stazionario” in cui la velocità di chi si muove rimane (approssimativamente) costante (con piccole oscillazioni del suo valore intorno ad un certo valore medio). Per raggiungere tale stato, occorre quindi che vi sia anche un'altra forza, nella direzione opposta al moto, in modo da bilanciare la forza principale dovuta all'attrito. Entrambe le forze agiscono sul corpo in diversi periodi temporali, e si ripetono ciclicamente ad ogni passo, in modo tale da mantenere la velocità ad un valore pressoché costante. In tale stato, l'energia interna di chi cammina, fornita dalle reazioni biochimiche che avvengono nei muscoli, non viene trasformata in energia cinetica (che rimane approssimativamente costante), ma viene dissipata sotto forma di calore nell'ambiente circostante, poiché un lavoro viene compiuto dal corpo contro la pressione atmosferica esterna.

Per seguire più in dettaglio quanto avviene di “fisico” durante una passeggiata, utilizzando un modello teorico semplice ma appropriato, si può leggere l'articolo qui, in inglese.