Di certo non sappiamo camminare sull’acqua: siamo troppo pesanti e andremmo giù come sassi. Tuttavia, già 15.000 anni fa, i nostri antenati, osservando pezzi di legno che galleggiavano, impararono a costruire zattere, piroghe o persino canoe e kayak fatti con pelli. Quindi il genere umano, vivendo in un mondo coperto per i suoi 2/3 da acqua, ho imparato presto ad attraversare mari e laghi, ma ci sono voluti molte decine di secoli prima che capisse perché le sue imbarcazioni non affondavano.
Solo nel terzo secolo avanti Cristo un genio siceliota, Archimede, è stato in grado di spiegare perché le barche galleggino. Secondo una leggenda riportata da Vitruvio, ad Archimede fu richiesto da Gerone II, sovrano di Siracusa, di verificare se una certa corona fosse stata realizzata con oro puro o usando anche altri metalli. Per risolvere il problema ad Archimede bastò notare che, immergendosi, l’acqua della sua vasca si innalzava di livello e fu così felice della sua intuizione che uscì nudo di casa esclamando “èureka!, ho trovato!”. Infatti quella ‘ovvia’ osservazione gli suggerì di immergere in acqua una bilancia a due piatti, ponendo la corona da una parte e un equivalente peso in oro dall’altra: se la bilancia non fosse rimasta in equilibrio, la densità della corona sarebbe stata inferiore a quella dell’oro.
Fu così che nacque il Principio di Archimede: se un corpo viene immerso in modo o parziale o totale nell’acqua riceve una spinta verso l’alto (in inglese ‘buoyant’, che significa anche positivo o ottimista!) pari al peso dell’acqua spostata, diventando così…più leggero. Persino la NASA utilizza questo principio: fa immergere gli astronauti in una delle più grandi piscine coperte al mondo per allenarli alle passeggiate extra-veicolari in assenza di gravità.
Dopo Archimede ci sono volute decine e decine di secoli per veder i mari solcati da navi moderne: in Italia, ad esempio, la prima nave a vapore in ferro (la ‘Sicilia’) fu costruita, nei cantieri Orlando di Livorno, solo nel 1851. Ma anche con le nuove motonavi in ferro c’erano ancora molti problemi da risolvere. Ad esempio il pescaggio di una nave aumenta col suo peso: come ridurre l’attrito che ne consegue?
Agli inizi del ‘900, sfruttando le sue conoscenze di fluidodinamica, Enrico Forlanini realizzò il primo aliscafo, che grazie a due ali sommerse poteva sollevarsi interamente dall’acqua al crescere della velocità. Se pur non possiamo camminare sull’acqua, l’ingegno umano ci permette addirittura di volarci sopra…e questo Archimede non se lo sarebbe aspettato!
Ma i problemi non finiscono mai: come si può massimizzare il carico trasportato, minimizzando contestualmente i tempi di carico e scarico? A prima vista questo problema sembrò essere risolto a metà del secolo scorso con la costruzione delle prime navi portacontainer, ma mancava ancora qualcosa: una misura standard dei container. Definiti finalmente due disegni di riferimento, la progettazione delle nuove navi portacontainer ha richiesto ancora una volta buona Geometria e Fisica contro-intuitiva. E’ servita tanta Geometria intelligente per definire le dimensioni delle stive in modo da massimizzare il numero di contenitori trasportati e per permettere un’agevole movimentazione dei contenitori stessi.
Restava il problema della velocità, caratteristica fondamentale di ogni imbarcazione. In modo assolutamente contro-intuitivo, si è capito che i nuovi progetti dovevano garantire velocità maggiori per le navi con portata maggiore. Infatti le navi più grandi sono utilizzate sulle rotte più lunghe ed usano un’alta frazione del tempo di operatività per la navigazione: poichè il tempo è denaro, è meglio che navighino a velocità maggiori. Al contrario le navi piccole, operando su rotte più brevi, spendono in percentuale maggior tempo nei servizi portuali rispetto a quelle grandi: quindi possono avere velocità più ridotte ma necessitano di servizi portuali più efficienti.
Tutto questo è consistente col principio di Minima Azione: il modo più intelligente di muoverci è minimizzare il prodotto di E*t, dove E è l’energia (o i Costi) e t è il tempo. Anche la Natura funziona così.
