E’ incredibile quanta Scienza ci sia in oggetti apparentemente semplici e, se impariamo a farci caso, li vediamo ovunque.
La cosa diventa poi ancor più interessante quando ci si rende conto che quegli attrezzi, frutto dell’ingegnosità di qualche artigiano o di qualche proto-imprenditore, sono stati creati ben prima che la Scienza ne comprendesse pienamente il funzionamento: cioè la soluzione empirica di un problema spesso ha preceduto, talvolta di secoli, la comprensione delle basi scientifiche della soluzione adottata.
Un esempio emblematico è il cavatappi, sì, proprio un banale cavatappi come quello mostrato in figura!
Questo attrezzo è una sorta di cuneo: quando lo abbiamo incastrato dentro il tappo di una bottiglia ne usiamo la parte rimanente come una leva per aprire la bottiglia. Questa semplice operazione utilizza il principio di funzionamento delle viti per perforare il tappo, delle leve per estrarre il tappo e degli ingranaggi per collegare la vite alle leve. Perché si usa una vite per perforare il tappo, delle leve per estrarlo e degli ingranaggi per collegare efficientemente la vite agli ingranaggi?
La risposta scientifica a queste domande è arrivata molto dopo che brillanti inventori avevano costruito migliaia e migliaia di queste macchine semplici.
La vite vide la luce sul suolo italiano per merito di Archita di Taranto (~ 400 a.C.) e le sue prime applicazioni riguardarono la pressitura delle olive e dell’uva. Passando per Archimede, che disegnò un sistema a vite per sollevare l’acqua dai pozzi, la sua storia arriva fin quasi ai nostri tempi: solo nel 1841 l’imprenditore inglese Joseph Whitworth riuscì a standardizzare il passo e la forma delle sue filettature.
Perché una vite riesce a penetrare facilmente nel legno? Basta pensare ad una formica che voglia arrampicarsi lungo una vite verticale. Se sale dritta lungo il percorso più breve, dovrà usare tanta forza, se invece segue il percorso dei filetti, cammina di più ma fa molta meno fatica! Quindi la vite ci permette di usare meno forza…ma non ci dà più energia!
Lo stesso vale per le leve, strumenti quasi ‘magici’: infatti con esse si riesce a produrre una forza più grande di quella che applichiamo. La loro storia è affascinante: nate circa nel 5000 a.C. come bilancia a due bracci (per intenderci, quella Giustizia), nell’antico Egitto (4400 a.C.) le troviamo utilizzate non solo per lo spostamento di blocchi di pietra di oltre 100 tonnellate ma anche nella struttura dei primi telai. Con la leva giusta, Archimede avrebbe saputo sollevare il mondo…ma non sapeva perché! Anche gli ingranaggi del cavatappi sono scrigni scientifici. Le loro ruote dentate possono aumentare la velocità di una macchina o la sua forza, ma non entrambe allo stesso tempo: guardando quelli delle biciclette, non viene naturale accorgersi che lavorano come le leve. Viti, leve ed ingranaggi sono strumenti che si fondano semplicemente sulla conservazione dell’energia, conclusione alla quale la Scienza è arrivata elaborando nel tempo la preesistente genialità empirica.
