Perché uno spaghetto non si rompe quasi mai in due? La fisica spiega il motivo

Sicuramente ci avrai fatto caso o, se così non fosse, è un piccolo e divertente esperimento da fare: se provi a spezzare uno spaghetto, nella maggior parte dei casi non riuscirai a dividerlo in due parti, ma se ne formerà quasi sempre almeno un'altra più piccola. A dare una spiegazione sono stati prima due fisici francesi e poi un gruppo di ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT), che è riuscito a chiarire perché avviene questo fenomeno e a individuare anche un modo per ottenere una rottura in due sole parti. Nessuno penserebbe che dietro un semplice spaghetto si nasconda un comportamento fisico così complesso, capace di aiutare gli scienziati a comprendere anche il modo in cui si rompono altri materiali sottili e flessibili.

Perché gli spaghetti si spezzano in più parti

Se oggi sappiamo cosa accade quando spezziamo degli spaghetti è grazie al lavoro di alcuni scienziati che hanno ricostruito nel dettaglio il comportamento della pasta nel momento della rottura, animati dallo stesso dubbio che ti ha portato ad aprire questo articolo. E cercheremo di spiegartelo nel modo più semplice possibile. Quando si impugna uno spaghetto alle estremità e lo si piega, la rottura avviene nel punto in cui la curvatura è maggiore: in pratica, lo spaghetto raggiunge un livello di tensione che non riesce più a sopportare e si spezza. È proprio dopo questa prima frattura, però, che inizia la parte più interessante. Durante la piegatura, infatti, lo spaghetto accumula quella che i fisici chiamano energia elastica, cioè l'energia che si immagazzina all'interno di un materiale quando viene deformato. È lo stesso principio che permette a un elastico di tornare alla sua forma iniziale dopo essere stato tirato. Lo spaghetto, però, è molto più rigido: invece di tornare dritto, si rompe.

Questa energia accumulata, però, non sparisce nel momento della frattura, ma continua a propagarsi lungo lo spaghetto sotto forma di un'onda elastica, una sorta di impulso che attraversa rapidamente i due frammenti appena formati. Mentre l'onda si propaga, genera nuove tensioni che possono superare il limite di resistenza della pasta e provocare altre rotture. In parole semplici, la prima frattura non conclude il processo: l'energia rimasta nello spaghetto continua a propagarsi e può romperlo ancora, motivo per cui il risultato finale è quasi sempre composto da tre o più pezzi, invece che da due sole metà. Questa spiegazione era stata proposta nel 2005 da due fisici francesi, che avevano individuato proprio nell'onda elastica la causa delle rotture multiple. Rimaneva però una domanda ancora senza risposta: era possibile impedire che quell'onda provocasse nuove fratture?

L'esperimento del MIT

Per trovare una risposta, i ricercatori del MIT hanno costruito un apparato sperimentale capace di controllare con estrema precisione ogni movimento dello spaghetto. Il dispositivo permetteva di bloccarlo alle due estremità, ruotarlo di un angolo preciso e piegarlo lentamente fino alla rottura, mentre telecamere ad alta velocità registravano tutto ciò che accadeva nei millesimi di secondo successivi. La soluzione si è rivelata sorprendentemente semplice: prima di piegare lo spaghetto, gli studiosi hanno applicato una leggera torsione, cioè hanno ruotato le due estremità in direzioni opposte, come se stessero cercando di avvitare delicatamente la pasta.

Ebbene quella piccola rotazione cambia il modo in cui l'energia si distribuisce all'interno dello spaghetto: quando avviene la prima frattura, infatti, una parte dell'energia viene rilasciata attraverso la torsione, riducendo l'intensità dell'onda elastica che normalmente si propagherebbe lungo i due frammenti. Il risultato è che l'onda diventa molto più debole e non ha più abbastanza energia per provocare nuove rotture. In queste condizioni, quindi, lo spaghetto riesce finalmente a spezzarsi in due sole parti.

Il mistero che aveva incuriosito anche Richard Feynman

Il comportamento degli spaghetti aveva attirato l'attenzione degli scienziati molto prima dello studio del MIT. Secondo un aneddoto riportato più volte negli anni, anche il celebre fisico Richard Feynman aveva cercato di capire perché fosse così difficile ottenere due pezzi perfetti spezzando uno spaghetto con le mani. Per molto tempo, però, erano mancati gli strumenti necessari per osservare cosa accadesse nei pochi istanti successivi alla prima rottura. Solo grazie agli studi più recenti è stato possibile descrivere con precisione il ruolo dell'onda elastica e capire che la torsione può modificarne il comportamento.