211service.com
Verifica di un vortice
Negli anni '60, grazie principalmente al professore di ingegneria meccanica del MIT Ascher Shapiro '38, PhD '46, il mondo è stato affascinato dalla domanda su come scarichi una vasca da bagno.
Harold Edgerton catturò questa vista laterale di un vortice d'acqua nel 1939. Più di due decenni dopo, Ascher Shapiro dimostrò l'effetto Coriolis su scala da vasca da bagno.
Gli scienziati erano consapevoli che la rotazione della Terra altera la traiettoria degli oggetti in movimento. Questo fenomeno fa sì che i sistemi meteorologici a bassa pressione ruotino in senso antiorario nell'emisfero settentrionale e in senso orario nell'emisfero australe. L'effetto Coriolis, come è noto, era stato a lungo ben documentato su così larga scala.
Ma nonostante i precedenti tentativi, nessuno aveva dimostrato che l'effetto, descritto per la prima volta nel 1835 dall'ingegnere e matematico francese Gustave-Gaspard Coriolis, funziona anche su scale molto piccole. Sebbene in teoria dovrebbe influenzare l'uscita dell'acqua del bagno attraverso uno scarico, si pensava che l'effetto Coriolis fosse troppo piccolo per essere visto.
Nel 1962, lo stesso anno in cui Watson e Crick ricevettero il Premio Nobel per la scoperta della doppia elica, Shapiro mise a punto un elaborato test per cercare di dimostrare una volta per tutte che l'effetto Coriolis poteva, infatti, essere visto alla scala di un normale bagno di casa.
Per il suo esperimento, Shapiro ha usato una vasca circolare a fondo piatto con un foro di scarico centrato di tre ottavi di pollice di diametro a cui ha attaccato un tubo di 20 piedi, tappato con un tappo all'estremità. Riempì il serbatoio di sei pollici di profondità con acqua pulita a temperatura ambiente.
Piccole variazioni - movimento dell'aria, cambiamento di temperatura, disturbo della superficie - creano correnti di galleggiamento che oscurano l'effetto Coriolis. Quindi Shapiro ha fatto molti tentativi per eliminare queste possibili fonti di interferenza, coprendo il serbatoio con un foglio di plastica per tenere fuori le correnti d'aria, ad esempio, e controllando attentamente la temperatura della stanza. Ha anche riempito il serbatoio facendo vorticare l'acqua in senso orario, in modo che se l'acqua fosse scaricata in senso antiorario, la direzione non sarebbe stata influenzata dal modo in cui il serbatoio è stato riempito.
Dopo 24 ore in cui l'acqua si è depositata, Shapiro staccò con cautela il tappo dall'estremità del tubo, posizionando delicatamente sopra lo scarico un piccolo galleggiante fatto di due schegge di legno incrociate lunghe un pollice. Ci sono voluti circa 20 minuti affinché la vasca si scaricasse completamente. Per i primi 12-15 minuti, il galleggiante è rimasto immobile. Quindi iniziò a ruotare quasi impercettibilmente, in senso antiorario, raggiungendo una velocità massima di circa un giro ogni tre o quattro secondi.
Dimostrare che l'effetto Coriolis può essere rilevato in una vasca delle dimensioni di una vasca da bagno, anche se in condizioni attentamente controllate, è stato un risultato notevole. Alla latitudine di 42° del MIT, l'effetto era solo trentamilionesimi di quello della gravità, che è così piccolo che sarà superato dal riempimento e persino dalle differenze di temperatura e dalle impurità dell'acqua, ha riportato uno dei tanti giornali e periodici che si occupavano dell'esperimento.
I risultati di Shapiro sono stati pubblicati su Nature e verificati da colleghi che hanno usato la sua tecnica per dimostrare un flusso in senso orario nell'emisfero australe. I risultati hanno affascinato un pubblico curioso di tutte le età. Shapiro sarebbe anche diventato noto per aver spiegato e migliorato l'aerodinamica delle fossette della pallina da golf, nonché per aver contribuito a sviluppare il palloncino intra-aortico per i pazienti cardiaci e i dispositivi per il trattamento di coaguli di sangue, asma, enfisema e glaucoma. Ma per più di un decennio dopo il test della vasca da bagno, ha ricevuto lettere e ritagli di giornali da tutto il mondo su quella che è stata soprannominata la controversia sul vortice della vasca da bagno.
Diversi studenti hanno chiesto come ripetere l'esperimento per i progetti di classe, mentre un'insegnante della California che aveva visitato 87 paesi ha confessato che staccare i tappi della vasca da bagno era diventato per lei un hobby: li ho tirati dalla Terra del Fuoco a Barrow, in Alaska e a Narvik, Norvegia, a Città del Capo e in Tasmania. Una lettera sconcertante di un editore della Pennsylvania descriveva i tentativi di utilizzare il lavoro di Shapiro negli esperimenti con le piante: Sto cercando di duplicare i risultati ora nella mia serra, con i gerani. Un uomo di Losanna, in Svizzera, ha scritto più volte, insistendo sul fatto che la rotazione del drenaggio della vasca da bagno fosse collegata alla pressione barometrica. La sua terza lettera a Shapiro, che aveva gentilmente risposto alle prime due, finì, spero non ti dispiaccia; mi sto divertendo.
Per un problema apparentemente insignificante, il problema della vasca da bagno incombeva sulla sua carriera. Quando morì nel 2004, la prima riga del suo necrologio al Boston Globe diceva: Il dottor Ascher Shapiro voleva capire come si muovono i fluidi, sia che vorticassero nello scarico della vasca da bagno, sia che scorressero attraverso il corpo umano.