Chiacchiere di fisica di Stefano Marcellini
È un classico: l’hai appena spalmata per bene, ma hai un attimo di indecisione, e la fetta ne approfitta subito: si gira come un gatto, e plana sul tavolo spiaccicandosi dalla parte dove hai spalmato la marmellata. E ti va bene se cade sul piatto e non sul vestito!
Perché succede? È sfiga o c’è un motivo fisico sotto? Ecco quindi una proposta di esperimento, perché la fisica non è solo piani inclinati senza attrito, molle e pendoli, ma è soprattutto il mondo reale. E quindi affrontiamo questo problema reale da scienziati. Sarà un ottimo esempio per capire come la Scienza affronta i problemi.
Innanzitutto, prima di cercare una spiegazione, dobbiamo verificare se il fatto sussiste. Sì, perché potrebbe essere una diceria, o una nostra inconscia selezione dei soli casi in cui succede, perché facciamo meno caso a quelle volte in cui la fetta invece atterra sul lato non spalmato. Quindi facciamo un po’ di prove per vedere se mediamente la fetta, cadendo, effettivamente si gira dalla parte spalmata in un numero di volte statisticamente significativo.
Per un esperimento che vuole essere scientifico dovremo anche decidere, prima di fare l’esperimento, cosa significa statisticamente significativo in base al numero di prove che intendiamo fare. Ovvero: quante prove dovrei fare per ottenere un risultato credibile, al netto delle inevitabili fluttuazioni statistiche, e quindi escludere che la fetta cada con una probabilità di 50 a 50? Così anche l’insegnante di matematica è partecipe della cosa.
Supponiamo comunque di avere già affrontato questo problema, e di avere fatto un tot di prove sufficienti a mostrarci che effettivamente la fetta tende a cadere dalla parte spalmata. A questo punto ci chiediamo: perché?
Molti dicono che è dovuto al fatto che, spalmando la marmellata da una parte, il baricentro della fetta si sposta da quel lato, e questo tende a far atterrare la fetta con la parte spalmata verso il basso. Come un dado truccato, insomma, che per truccarlo si appesantisce un po’ la faccia che deve finire in basso.
Però lo spessore di marmellata (per una maggiore perversione è ancora meglio la Nutella) è veramente minimo. È quindi sufficiente a far ruotare la fetta e a farci invocare i santi del paradiso di prima mattina? Come possiamo verificarlo? Possiamo verificare che dipende dal fatto che una delle due facce ha qualcosa spalmato sopra? Oppure, più correttamente, possiamo cercare di smentire questa obiezione? Così anche Popper è contento?
Provate a pensarci...
Possiamo cercare di smentirlo non spalmando la fetta, ma facendoci semplicemente un segno, per identificare le due facce. Il cosiddetto campione di controllo! Se dovesse succedere (piccolo spoiler: succede!) che anche senza spalmare nulla, ma facendo semplicemente il gesto di spalmare, la fetta cade quasi sempre girandosi ugualmente in modo che la parte che era rivolta verso l’alto va (quasi) sempre a finire verso il basso (il tavolo, il piatto, i pantaloni, il pavimento...), allora vuol dire che il peso del sottile strato di marmellata non c’entra proprio.
E quindi? Quindi cerchiamo di capire quali siano le condizioni che devono verificarsi affinché una fetta di pane, sfuggendoci di mano mentre facciamo il gesto di spalmarla, ruoti e cada dalla parte che in origine era rivolta verso l’alto.
Cosa succede alla fetta quando ci sfugge di mano? Generalmente stiamo spingendo con il coltello da un lato, e la fetta fa perno sulle dita dell’altra mano che la sta sostenendo, ruota un po’ e poi ci sfugge. Quando ruota un po’, un attimo prima che ci sfugga di mano, vuol dire che le stiamo conferendo un momento angolare. E in fisica il momento angolare si conserva: mentre la fetta cade, il momento angolare non cambia. Quindi a questo punto chiediamoci: cosa deve succedere, a una fetta che ha iniziato a ruotare, per cadere dalla parte spalmata? Da che altezza deve cadere, per girarsi dal lato che ci fa invocare santi e beati? E per rigirarsi e cadere dalla parte non spalmata, invece, come e da che altezza dovrebbe cadere? Esiste un intervallo di altezze tale per cui la probabilità per la fetta di cadere dalla parte che ci fa arrabbiare è molto alta?
Insomma, avrete capito che dietro questo semplice esperimento ci sono interi capitoli di fisica fondamentale, e la necessità di fare ipotesi, e verificarle, o cercare di smentirle, sperimentando. C’è quello che genericamente chiamiamo metodo scientifico. E poi ditemi dove trovate un esperimento in cui alla fine potete mangiare l’apparato sperimentale!