Fisica quotidiana 3: i fili che si attorcigliano
Impressionata dal thread sulla lattina di birra in treno (wow!), propongo un altro quesito di fisica quotidiana, naturalmente non all'altezza di quello 
.
Come tutti, credo, sono sempre stata inquietata dal fatto che i fili, da quello del telefono, al phon, alla pompa dell’acqua in giardino, si attorcigliano fino alla formazione di nodi.
Vedo che c’è qualche ricerca in proposito, ad esempio :
https://www.livescience.com/1903-scienc ... veled.html
https://www.robadadonne.it/25824/perche ... il-motivo/
https://www.geopop.it/perche-il-cavo-de ... la-sempre/
(Il più alto Impact Factor ce l’ha Robadadonne, the Scientific Casalinga di Voghera's Review.)
Ma gli studi citati non danno nessuna giustificazione fisica, dicono solo che più lungo è il filo e più lo sbatacchi, più si attorciglia, ma lo sapevamo.
La mia riflessione ha portato a poco.
Che spiegazione dare?
C’è il demone dell’attorcigliamento che vuole esasperarti? E’ una ipotesi probabile.
Dal punto di vista fisico, l’unica cosa che mi è venuta in mente è che certi tipi di materiali di cui sono fatti i fili, ad esempio gomma, ‘tirano’ più da un lato che dall’altro del filo, e quanto tirano varia da punto a punto, cosicché il filo tende a piegarsi in modo vario e imprevedibile.
Anche con un foglio di carta si vede, forse, un fenomeno simile: se è piatto non succede niente, se lo arrotoli e cerchi di rimetterlo piatto tende a riarrotolarsi, perché penso che da un lato si è stirato e ha perso elasticità.
Poi ho cercato di riflettere su quel tipo di pompe per il giardino, che hanno fatto da alcuni anni, che non si arrotolano (e funzionano!), non sono arrivata a conclusioni definite ma mi sembra un buon caso su cui riflettere.
Osservazione tardiva: i fili dei telefoni fissi li facevano a forma di molla, forse per evitare questo fenomeno? Ma si attorcigliavano lo stesso.
.Come tutti, credo, sono sempre stata inquietata dal fatto che i fili, da quello del telefono, al phon, alla pompa dell’acqua in giardino, si attorcigliano fino alla formazione di nodi.
Vedo che c’è qualche ricerca in proposito, ad esempio :
https://www.livescience.com/1903-scienc ... veled.html
https://www.robadadonne.it/25824/perche ... il-motivo/
https://www.geopop.it/perche-il-cavo-de ... la-sempre/
(Il più alto Impact Factor ce l’ha Robadadonne, the Scientific Casalinga di Voghera's Review.)
Ma gli studi citati non danno nessuna giustificazione fisica, dicono solo che più lungo è il filo e più lo sbatacchi, più si attorciglia, ma lo sapevamo.
La mia riflessione ha portato a poco.
Che spiegazione dare?
C’è il demone dell’attorcigliamento che vuole esasperarti? E’ una ipotesi probabile.
Dal punto di vista fisico, l’unica cosa che mi è venuta in mente è che certi tipi di materiali di cui sono fatti i fili, ad esempio gomma, ‘tirano’ più da un lato che dall’altro del filo, e quanto tirano varia da punto a punto, cosicché il filo tende a piegarsi in modo vario e imprevedibile.
Anche con un foglio di carta si vede, forse, un fenomeno simile: se è piatto non succede niente, se lo arrotoli e cerchi di rimetterlo piatto tende a riarrotolarsi, perché penso che da un lato si è stirato e ha perso elasticità.
Poi ho cercato di riflettere su quel tipo di pompe per il giardino, che hanno fatto da alcuni anni, che non si arrotolano (e funzionano!), non sono arrivata a conclusioni definite ma mi sembra un buon caso su cui riflettere.
Osservazione tardiva: i fili dei telefoni fissi li facevano a forma di molla, forse per evitare questo fenomeno? Ma si attorcigliavano lo stesso.
Risposte
L'attorcigliamento dei cavi (o delle corde) su se stesse è sempre dovuto alla torsione assiale impressa. Infatti, se i cavi vengono lasciati fermi... non si attorcigliano. Ciò che avviene è che nelle operazioni di avvolgimento manuale (quando "si fa su" il tubo dell'acqua, per esempio), si creano in successione delle spire che, da un lato permettono di creare la matassa, ma dall'altro creano una torsione assiale che poi porta all'ingarbugliamento. Lo sa bene chi va in montagna, che impara a fare le matasse delle corde in un modo particolare (difficile a spiegare a parole), ma che con un procedimento "alternato" evita di imprimere rotazione alla cima. Da questo fatto si capisce il perché un cavo rigido si ingarbuglia più di uno morbido: proprio perché il cavo rigido sopporta in malo modo la torsione assiale, e si "ribella" generando quei cappi che sono la testimonianza della rotazione impressa. Ciò che avviene con il telefono è esattamente questo: provate a porre il telefono alla vostra sinistra, alzate la cornetta con la mano sinistra e portatela all'orecchio sinistro, cambiate orecchio passando la cornetta alla mano destra e riponete la cornetta passandola nuovamente dalla mano destra alla sinistra; immancabilmente avrete fatto fare un giro completo alla cornetta, imponendo la torsione assiale al cavo. Chi progetta macchine industriali con comandi manuali connessi a cavo (come ad esempio i comandi di una macchina CNC) conosce bene il problema e i rischi connessi: quando è possibile è meglio evitarli o utilizzare dei giunti a rotazione libera per evitare che il cavo venga sottoposto a torsione assiale.
Ah, come mai nessuno ha citato Murphy e la legge dei cavi? "Se un cavo si può attorcigliare lo farà nel modo peggiore, nel peggior momento e in modo impossibile da sbrogliare se non tagliandolo".
Ah, come mai nessuno ha citato Murphy e la legge dei cavi? "Se un cavo si può attorcigliare lo farà nel modo peggiore, nel peggior momento e in modo impossibile da sbrogliare se non tagliandolo".
Grazie LucianoD, questo quadra con la mia esperienza quotidiana, anche l'esempio che facevo della pompa dell'acqua. Quelle normali di gomma, più rigide, sono un disastro, quelle che non si attorcigliano sono di un materiale morbido, alcune tipo stoffa molle a fisarmonica.
Ad esempio ho anche l'impressione che i fili elettrici tipo piattina si attorcigliano meno, forse si torcono meno.
E quadra con la mia impressione pratica che c'è qualcosa che 'tira' nei cavi, non è un aggrovigliamento casuale dovuto al mescolamento, al movimento che sbatacchia, tipo il mescolamento di palline in un urna fatta girare.
Questo 'qualcosa che tira' è dunque la resistenza del filo alla torsione.
La legge di Murphy è sempre in opera: il filo del phon è un garbuglio perenne che ormai ho rinunciato a sbrogliare, la pompa della acqua di 10 metri è ora di circa 4, un malloppone inestricabile al centro, e non la sbroglio più, ma la butto, e ricompro il tubo che non si attorciglia.
Ad esempio ho anche l'impressione che i fili elettrici tipo piattina si attorcigliano meno, forse si torcono meno.
E quadra con la mia impressione pratica che c'è qualcosa che 'tira' nei cavi, non è un aggrovigliamento casuale dovuto al mescolamento, al movimento che sbatacchia, tipo il mescolamento di palline in un urna fatta girare.
Questo 'qualcosa che tira' è dunque la resistenza del filo alla torsione.
La legge di Murphy è sempre in opera: il filo del phon è un garbuglio perenne che ormai ho rinunciato a sbrogliare, la pompa della acqua di 10 metri è ora di circa 4, un malloppone inestricabile al centro, e non la sbroglio più, ma la butto, e ricompro il tubo che non si attorciglia.
Il tubo, o i cavi restano attorcigliati per l'effetto molla della torsione. Anche le molle elicoidali sfruttano la resistenza alla torsione del filo con il quale sono realizzate: stirando o comprimendo una molla elicoidale, si modifica il grado di torsione del filo rispetto alla posizione di riposo. L'angolo di torsione impresso è lo stesso del cambiamento dell'angolo di elica (che avviene sia stirando, sia comprimendo la molla). Quando un tubo flessibile viene messo in torsione, ad un certo punto crea una spira con un punto di contatto tra due sezioni del tubo; la forza con la quale viene mantenuto il contatto è data dalla forza espressa dalla molla di torsione. Da questo si deduce come sia più difficile sbrogliare un tubo rigido e come invece uno morbido si attorcigli con minore facilità.
Grazie mille! Illuminante
Accedi a tutti gli appunti
Tutor AI: studia meglio e in meno tempo