explanation - Cisci | Cisci

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Autore:
E-mail:
Graham H. Konecki
[email protected]
Film:
L’eliminatore
Clip da film: Da 1:37:00 a 1:39:12 - Capitolo 38
Regia: Chuck Russell
Produzione: Warner Bros. Pictures
Scientific level – Spiegazione per insegnanti
Veniamo ora alla domanda più importante: le “rail gun” portatili raffigurate nella scena
del film sono realistiche? E se lo fossero, Arnold Schwarzenegger con le sue braccia
muscolose riuscirebbe a manovrarle efficacemente? La risposta a entrambe le
domande è “no”.
Iniziamo dalla prima domanda. Sebbene la teoria delle “rail gun” sia molto semplice, le
sue applicazioni pratiche sono al momento assai limitate a causa dei numerosi
problemi tecnici. E’ vero che una “rail gun” evita i problemi causati dall’impiego di
munizioni ingombranti ed esplosive, ma per farla funzionare serve una fonte di
alimentazione considerevole; i prototipi collaudati finora sono sempre stati fissati a
terra, con accesso diretto a generatori di corrente. Al momento non esiste una fonte di
alimentazione portatile sufficiente a mantenere operativa l’arma.
Il secondo problema riguarda i binari. Sebbene sia la repulsione fra campi magnetici
ad accelerare la slitta metallica lungo la canna dell’arma, gli stessi campi alterano la
forma dei binari. Ricordate infatti che anche i binari paralleli citati sopra si respingono;
possono essere fissati in modo da non staccarsi, ma risultano quasi sempre deformati
dopo una sparatoria. L’alterazione è ancora maggiore se i binari e la slitta non
vengono adeguatamente raffreddati. Le interazioni fra campi magnetici infatti liberano
grandi quantità di energia sotto forma di calore residuo; tale calore è di per sé
sufficiente a deformare i binari o a fondervi sopra la slitta. L’arma illustrata nella scena
non presenta alcun dispositivo di raffreddamento e chi la usa riesce a far fuoco
ripetutamente, senza problemi di surriscaldamento; ma nella realtà le “rail gun”
possono in genere sparare una sola volta prima di dover essere sottoposte a
un’intensa opera di manutenzione e riparazione.
Un altro ostacolo tecnico è rappresentato dall’assenza di vuoto. Per poter raggiungere
velocità elevate, la slitta di una “rail gun” dovrebbe avere un attrito pressoché nullo (e
questo è già un problema) e muoversi nel vuoto spinto, in modo da non dover fendere
l’aria. Ma alle armi che vediamo nella scena non è collegata alcuna pompa di
aspirazione. Inoltre la lunghezza limitata della canna riduce drasticamente il tempo
che ha la slitta per percorrere i binari. Ciò a sua volta diminuisce i tempi di
accelerazione del proiettile, che non riuscirebbe mai a raggiungere velocità molto
elevate.
Infine, c’è un limite fisico alla velocità massima di questi proiettili. Man mano che la
slitta avanza, l’area del campo magnetico delimitato dai binari aumenta e provoca
un’intensificazione del flusso magnetico avvertito dalla slitta. Ciò produce all’interno
della slitta una forza elettromotrice posteriore che riduce drasticamente la corrente e
rallenta la slitta. La presenza di questa forza manterrebbe le pallottole notevolmente al
di sotto della “velocità prossima a quella della luce” menzionata nel film.
Passiamo ora alla seconda domanda: Arnold riuscirebbe a utilizzare in modo efficace
queste armi, supponendo che funzionino? No, non ci riuscirebbe, per svariate ragioni.
La prima riguarda la conservazione del momento. La terza legge di Newton afferma
infatti che ad ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria; ciò significa
che, se il sistema che parte da uno stato di quiete totale, il momento della pallottola
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sparata sarà uguale a quello degli oggetti che si lascia alle spalle (Arnold e l’arma),
ma in direzione opposta.
Il concetto può essere così formulato:
MV = -mv,
dove M e V rappresentano la massa e la velocità di Arnold e dell’arma, mentre m e v
rappresentano la massa e la velocità della pallottola. Ora, se supponiamo che la
pallottola abbia una massa di 100 g (0,1 kg) e fuoriesca dall’arma a circa 3.000 metri
al secondo, la seconda parte dell’equazione diventa:
MV = - (0,1 kg) (3.000 m/s) = - 300 kg m/s
Supponendo altresì che la massa totale di Arnold Schwarzenegger e dell’arma sia di
130 kg, possiamo calcolare a quale velocità il sistema Arnold-arma si muove dopo lo
sparo:
(130 kg) V = - (300 kg m/s)
V = - (300 kg m/s)/(130 kg)
V = -2,3 m/s
Il valore della velocità è negativo perché Arnold e l’arma si muoverebbero all’indietro
rispetto alla direzione in cui è stato sparato il colpo. Ora, tutto ciò è fortemente
speculativo perché abbiamo utilizzato valori inventati (anche se non del tutto
irrealistici). I valori esatti produrrebbero probabilmente una velocità ancora più elevata,
dato che secondo i protagonisti del film le pallottole sono quasi veloci quanto la luce.
Ma sapere se le cifre siano o meno corrette è irrilevante: il fatto è che Arnold, pur con
la sua forza fuori del comune, dovrebbe avvertire il rinculo dell’arma dopo ogni sparo.
Invece rimane del tutto imperturbabile: il braccio non rimbalza all’indietro nel tentativo
di assorbire l’urto, e addirittura egli porta con sé e utilizza ben due di queste armi (a
volte in contemporanea!).
Quindi la scena del film è con ogni probabilità irrealistica. Arnold Schwarzenegger non
riuscirebbe a utilizzare queste armi in modo preciso e controllato, e se lo facesse le
braccia gli schizzerebbero quantomeno all’indietro per effetto del rinculo.
Siti sulle “rail gun”:
http://en.wikipedia.org/wiki/Railgun
http://www.rit.edu/~dih0658/tech.html
http://science.howstuffworks.com/rail-gun3.htm
Siti sul rinculo:
http://en.wikipedia.org/wiki/Recoil (in inglese);
http://it.wikipedia.org/wiki/Rinculo (in italiano)
Siti sui campi magnetici:
http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_field (in inglese);
http://it.wikipedia.org/wiki/Campo_magnetico (in italiano)
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