La scienza degli elastici

Tanti elastici, tanta scienza!

Sono tanti, sono lunghi, sono corti, sono colorati. Li prendiamo, li usiamo, ci giochiamo, a volte li rompiamo, ma raramente ci fermiamo a pensare a quanta scienza, quanta ricerca, quanta tecnologia sta dietro ad un oggetto così apparentemente banale come un elastico. E invece gli elastici hanno cambiato il mondo.

L’elastico, così come lo conosciamo, è in generale un sottile anello di gomma che usiamo per legare insieme oggetti dalle forme più disparate. La sua caratteristica principale è quella di potersi allungare in maniera, appunto, elastica, ossia deformandosi sotto l’azione di una forza esterna e di ritornare, una volta che la questa sollecitazione è terminata, alla forma originale. Nel caso dell’elastico, questa “forza di ritorno” esercitata dal materiale è ciò che serve per stringere e tenere insieme gli oggetti sui quali è utilizzato.

Se ci avete fatto caso, avrete sicuramente notato che non tutti gli elastici sono uguali. Non solo esistono banalmente elastici di lunghezza diversa, ma anche di larghezza diversa, di materiale diverso, e anche di sezione diversa: se li tagliamo con una forbice, possiamo notare che alcuni elastici hanno una sezione tondeggiante, altri quadrata, altri ancora una sezione rettangolare, piatta. Queste differenze di forma e di materiale rendono elastici diversi adatti per compiti diversi.

Ma è il materiale di cui sono fatti che rende gli elastici così speciali. La materia prima utilizzata per realizzare gli elastici è la gomma. La gomma (o sarebbe meglio dire “le gomme”, dal momento che ne esistono un’infinità di tipi) è chimicamente costituita da polimeri (ossia molecole formate da un grande numero di atomi organizzati in “blocchi” simili tra loro ripetuti in una lunga catena, come i vagoni di un treno). A differenze dei polimeri che compongono altri tipi di plastica, quelli della gomma hanno un certo grado di reticolazione, cioè non hanno una struttura a catena lineare, ma risultano più o meno intrecciate tra loro come in una rete; questo li vincola a muoversi attorno a dei “punti fissi” nella rete, obbligandoli a riprendere la configurazione originale. In particolare, questo avviene grazie alla vulcanizzazione, un procedimento industriale che consiste nel trattare la gomma con lo zolfo attraverso il riscaldamento, creando così più “nodi” nella rete e migliorando il comportamento elastico del materiale. La vulcanizzazione è stata inventata dall’americano Charles Goodyear intorno al 1830. Ma mancano ancora alcuni anni alla creazione dell’elastico come lo conosciamo.

Se li osserviamo bene, infatti, noteremmo un fatto semplice eppure straordinario: l’elastico non ha un inizio né una fine. Non ci sono punti contatto, interruzioni, giunzioni. L’elastico sembra creato già chiuso. Questo dipendere dal metodo di fabbricazione, brevettato il 17 marzo 1845 dall’inglese Stephen Perry, che permette di “ritagliare” i singoli elastici da un lungo tubo di gomma, estruso da una macchina modellatrice. Da allora la tecnologia è migliorata, ma il principio rimane sostanzialmente lo stesso.

Tanti elastici, tanti usi!

Ma adesso che abbiamo i nostri elastici, che cosa ce ne facciamo? Gli usi sono praticamente infiniti. Possiamo usarli in casa, per tenere insieme vari oggetti; in ufficio o a scuola, come materiale di cartoleria; ma hanno anche applicazioni industriali, dall’utilizzo per lo stoccaggio e il trasporto di materiali di magazzino, all’utilizzo nelle macchine industriali come cinghie elastiche per il funzionamento di un’immensa varietà di meccanismi. Ma esistono anche applicazioni più specifiche, come gli elastici ortodontici utilizzati negli apparecchi per la correzione dentaria,  oppure fasce elastiche ad uso medico e chirurgico, o ancora per allenamento e rinforzo muscolare.

Oppure, al contrario, ci sono usi molto più divertenti! Gli elastici infatti possono essere usati in tantissimi giochi: un esempio è la classica fionda per scagliare lontano piccoli pesi (ma usatela con cautela! può rompere qualcosa o fare male a qualcuno!), oppure pistole giocattolo che con un meccanismo a rilascio (costituito ad esempio da una molletta) possono lanciare gli elastici con grande precisione. Un elastico resistente può essere usata come forza motrice per muovere macchinine, barchette, o addirittura piccoli velivoli, come aeroplanini ed elicotteri: l’elastico viene ritorto numerose volte, usando ad esempio una piccola leva, ma una volta lasciato andare, grazie alla sua elasticità fornisce l’energia per la rotazione dell’asse a cui sono attaccate le ruote delle automobiline, le eliche delle barchette, o i rotori degli aeroplanini. Un altro gioco, più atletico e molto divertente, è “il gioco dell’elastico” in cui un grande elastico resistente viene teso tra le caviglie di due bambini agli estremi, mentre un terzo si muove in mezzo, saltando dentro e fuori dall’elastico, in una sequenza di movimenti precisa.

Infine, una “palla di elastici” è una sfera di gomma costituita da tantissimi elastici, avvolti gli uni sugli altri con un diametro crescente. Queste sfere possono raggiungere dimensioni considerevoli: l’attuale record del mondo è detenuto dalla palla di elastici creata da Joel Waul di Lauderhill, in Florida. La palla ha un diametro equatoriale di 2 metri e 30 centimetri, pesa più di 4 tonnellate, ed è composta da più di 700 mila elastici. Wow!

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