Scuola guida Newton

Introduzione

Le moderne automobili, con le linee pulite e morbide, sanno affascinarci con la loro grazia ed eleganza. Il brivido della prima corsa con una nuova auto è un’emozione che si ricorda per molto, molto tempo. Ma anche la fisica può avere fascino ed eleganza. Bastano pochi semplici princìpi e l’enorme potenza della matematica per fare previsioni straordinariamente accurate, dall’interazione tra gli atomi all’espansione dell’universo. Ebbene, tali previsioni possono riguardare anche le automobili.
L’obiettivo di questo libro è proprio quello di ricostruire il legame che esiste tra le automobili e la fisica. Sebbene a prima vista le due cose non sembrino avere molto in comune, in realtà è facile dimostrare come ogni branca della fisica – in particolare la meccanica, che si concentra sullo studio del moto – trovi una sua applicazione nelle diverse parti dell’automobile. Dopo tutto, le automobili si muovono, quindi hanno una certa velocità e per essere messe in movimento devono subire un’accelerazione. A tale scopo deve essere applicata una forza, che a sua volta deriva da una fonte di energia. La fisica è alla base di tutto ciò. Non a caso, «cavalli» e «coppia» sono due dei termini più utilizzati quando si parla di automobili, oltre che due concetti fondamentali della meccanica.
Una seconda branca della fisica si occupa invece di elasticità e moti vibratori, concetti importanti nel campo dei sistemi di ammortizzazione. Il calore e la termodinamica sono aspetti critici nelle prestazioni del motore, mentre l’elettricità e il magnetismo ci permettono di avviarlo e di mantenerlo in moto. Grazie al contributo della moderna telematica (Capitolo 10), la tecnologia wireless (senza fili), resa possibile delle onde elettromagnetiche, ha un ruolo sempre più determinante sulle automobili. Appare dunque evidente che la fisica ha un’importanza fondamentale per la comprensione del funzionamento delle automobili e ad essa si devono molti progressi in termini di prestazioni e di sicurezza.
Ho insegnato fisica all’università per trent’anni e sono cresciuto in mezzo alle automobili: è per questo, probabilmente, che per me le due cose alla fine sono diventate inscindibili. Mio padre era un meccanico e aveva un’officina. Da ragazzino, dunque, mi sono occupato un po’ di tutto: dai ricambi alle riparazioni, ai lubrificanti. A quei tempi nessuno mi avrebbe affidato la riparazione di un vero motore, ma ciò non mi impedì di smontare completamente quello della mia auto. Per un certo periodo pensai che sarei diventato ingegnere meccanico e che avrei progettato automobili.
L’idea mi affascinava profondamente, ma dopo averla considerata con attenzione mi resi conto che gli sbocchi non erano molti e decisi così di darmi alla fisica. Dopo la laurea iniziai a insegnare e scoprii ben presto che i miei studenti condividevano il mio interesse per le automobili. Ogni volta che, per illustrare un principio della fisica, ricorrevo a esempi presi dal mondo delle automobili, la loro attenzione sembrava aumentare. Decisi così di sfruttare quanto più possibile questo metodo.
Una delle cose che più mi piacevano quando lavoravo nell’officina di mio padre era guidare le automobili nuove. In particolare, ricordo una spider gialla. A quei tempi non se ne vedevano molte in giro, si trattava quindi di una novità. Dopo avermi sentito dire più volte che l’auto era «gialla», mi fecero cortesemente notare che in realtà il suo colore non era giallo, ma sportsman’s green (verde sportivo). A me però non sembrava verde e continuai a considerarla gialla. Era un’auto splendida e con mio grande
piacere riuscii qualche volta a guidarla per la città. A farmi tornare alla mente la spider gialla è stato di recente un numero della rivista «Automobile», con in copertina la Lamborghini Murciélago. Quello sì che era un vero «verde sportivo»! Come esiste il rosa shocking, quello può essere definito «verde shocking». Il titolo dell’articolo, quanto mai azzeccato, era Un pipistrello dall’inferno. Leggendolo, ho scoperto che questa Lamborghini prende il proprio nome da un toro spagnolo da combattimento. A quanto pare, il primo Murciélago fu risparmiato nell’arena da un famoso torero che, nel 1879, rimase colpito dal valore e dal coraggio dell’animale. Invece di morire, il toro diede il proprio nome a un’automobile (anche se ciò sarebbe successo molti anni più tardi).
La Lamborghini è un’auto meravigliosa. Lo è sotto ogni punto di vista tranne per il costo che, aggirandosi attorno ai 273.000 dollari, è fuori dalle mie possibilità. Dal momento che sto scrivendo un libro sulle automobili, forse vi interesserà sapere che genere di macchina guido. Da appassionato pescatore, escursionista e sciatore negli ultimi anni ho posseduto principalmente SUV: sono queste le automobili che sembrano adattarsi meglio al mio stile di vita.
Contrariamente a quanto accade con la maggior parte delle pubblicazioni scientifiche, la complessità di questo libro non aumenta progressivamente con il procedere della lettura. Forse il Capitolo 2 è il più complicato, poiché contiene più matematica rispetto ai capitoli successivi. Ho cercato di non entrare troppo
nel dettaglio, ma un po’ di matematica è necessaria per una buona comprensione della fisica. In alcuni casi ho scelto di tralasciare la derivazione di una formula, ma questo non dovrebbe ostacolare la comprensione del testo [...].