Fisica dei tuffi: dagli agilissimi tuffatori olimpici alle improvvisazioni balneari sulle spiagge italiane, il tuffo in piscina rimane il re delle attività estive. Ma qual è il segreto—scientifico—dietro allo splash perfetto? Non parliamo solo dei tuffi controllati e silenziosi valutati dalle giurie olimpiche, ma anche di quelli che danno il massimo spettacolo, per esempio nello stile Manu jump che recentemente dalla Nuova Zelanda ha conquistato anche l’interesse la comunità scientifica internazionale (ci arriveremo tra un attimo). Il tuffo, in effetti, è prima di tutto un affare scientifico, fatto di regole (anche) controintuitive su come generare la colonna d’acqua più alta e rumorosa (e fastidiosa) e di nuovi studi che hanno coinvolto la fluidodinamica avanzata e addirittura l’utilizzo di robot subacquei. Vediamo di capirci qualcosa in più.Il primo passo per comprendere la fisica dei tuffi è descrivere il movimento del corpo in caduta libera. Che siate su un trampolino olimpionico o a bordo piscina, scendete accelerando per effetto della gravità: la velocità raggiunta dipende solo dall’altezza del salto e dalla costante gravitazionale terrestre. Un tuffatore che salta da 10 metri, per esempio, raggiunge circa 50km/h in appena 1,43 secondi: a queste velocità, la collisione con l’acqua può essere sorprendentemente “dura”, se la superficie d’impatto è estesa (come nel doloroso belly flop, o più volgarmente panciata), oppure sorprendentemente morbida se impattiamo con una piccola area, come fanno i professionisti entrando “a candela”.L’arte maori del Manu, ovvero quando la fisica dà spettacoloLa vera “chicca”, però, è quella che viene dal Manu jump, una tradizione delle comunità Māori e Pasifika in Nuova Zelanda, recentemente oggetto di uno studio pubblicato sulla rivista Interface Focus. Il perfetto Manu jump, in particolare, consiste in quattro fasi cruciali: una rincorsa con manovre aeree che portano il corpo in posizione a V (cioè con le gambe e il busto che formano un angolo di circa 45°); un ingresso in acqua “di sedere”; un rapido movimento subacqueo in cui il tuffatore si “espande”, ruotando e scalciando sott’acqua per inglobare quanta più area possibile; il conseguente collasso della cavità d’aria (pinch-off), che sprigiona (finalmente!) il getto verticale d’acqua detto Worthington jet, responsabile del vero spettacolo. Nel loro studio, i ricercatori hanno scoperto che il fattore cruciale è l’angolo di ingresso in acqua: la posizione a V è infatti quella che equilibra al meglio la creazione di una cavità d’aria ampia ma profonda, il che amplifica la potenza del getto finale mantenendo, al contempo, margini di sicurezza per il tuffatore.Energia, cavità e tempismoOltre che dall’angolo di ingresso, l’altezza e la spettacolarità dello splash dipendono da altri due fattori: un impatto veloce, legato, come abbiamo visto, a una maggiore altezza dalla quale si spicca il salto (che fa sì che il tuffatore entri in acqua con più velocità e vi trasferisca più energia), e delle frenetiche manovre subacquee, dal momento che l’espansione del corpo, subito dopo l’entrata, ritarda il collasso della cavità d’aria, permettendo alla gravità di agire più a lungo e intensamente e aumentando ancora di più la portata del getto d’acqua. Non paghi di questa disamina teorica, gli autori dello studio poc’anzi citato hanno addirittura creato un Manubot – ossia un robot tuffatore con apertura programmabile – per studiare tempismo e angolazione: dagli esperimenti è emerso (!) che il momento ottimale per “aprire” il corpo sotto la superficie, massimizzando il getto, corrisponde a un intervallo ben preciso, ossia tra 1,1 e 1,5 volte il tempo impiegato a percorrere la lunghezza delle braccia. In questo modo si sincronizza l’energia meccanica del corpo con quella della cavità. Certo, difficile fare questo calcolo quando ci si trova a mezz’aria: ed è qui che l’istinto “atletico” e il tempismo prevalgono sulla razionalità. D’altronde, lo ha ammesso anche Patria Hume, ricercatrice di biomeccanica dello sport alla Auckland University of Technology e co-creatrice della piattaforma Manutech, un software che analizza i filmati di tuffi girati ad altissima velocità: “La scienza può aiutare gli atleti a migliorare i propri splash”, ha detto a ScienceNews, “ma non dobbiamo dimenticarci delle vere radici di questo sport. Creatività, talento e divertimento in aria sono ciò che lo rende così unico”.