Un giovane ricercatore propone l’analisi dei comportamenti di un micio per svelare i processi della fisica teorica in modo chiaro.
La natura astratta di alcune formulazioni scientifiche genera sempre difficoltà nella comprensione.
Per aiutare a rendere più accessibili i concetti di meccanica, Anxo Fariña Biasi, originario di Pontevedra nel nord-ovest della Spagna, si è ispirato all’osservazione della sua gatta Eme.
Biasi è recentemente entrato a far parte dell’IGFAE (Istituto Galiziano di Fisica delle Alte Energie), un centro congiunto dell’Università di Santiago de Compostela (USC) e della Xunta de Galicia.
Il ricercatore farà parte del team di “Teoria delle stringhe e campi correlati”, occupandosi di equazioni di evoluzione non lineare, all’intersezione tra fisica e matematica.
Questo ambito ha forse suggerito l’esplorazione del mistero dei gatti non più relegati ad un concetto teorico, come nel paradosso di Schrödinger, ma un esempio concreto e divertente per illustrare nozioni della meccanica classica, come punti di equilibrio, barriere di potenziale, attrito e forze esterne.
Per realizzare lo scopo divulgativo, Biasi ha formulato un’equazione per modellare il comportamento di un gatto in presenza di una persona, considerando il felino come una particella puntiforme che si muove in un potenziale indotto dall’umano.
Tre elementi chiave favoriscono l’apprendimento degli studenti:
- il basso livello di astrazione richiesto dal modello,
- la familiarità dello scenario quotidiano,
- la curiosità suscitata dai gatti, indiscussi protagonisti sui social.
Anxo esamina sette dinamiche, o linee guida, estratte dalla sua vita quotidiana con Eme ipotizzando che questi animali domestici agiscano come se sperimentassero una forza legata ad un potenziale esterno, dove x(t) ∈ R rappresenta la posizione del gatto al tempo t rispetto all’umano che si trova in x = 0.
La massa del gatto è m > 0, mentre ϵ > 0 è il coefficiente di attrito per valutare la fatica del gatto. Il risultato è dato da questa equazione:
L’analisi della mascotte di casa consente di dimostrare il processo alla base della costruzione di modelli, una maniera raramente dettagliata nei libri.
Ad esempio, vengono analizzati i modelli di movimento (o non movimento), derivati dal fatto che i gatti di solito non vengono quando sono chiamati, si distraggono facilmente o tendono a trascorrere più tempo in grembo alla loro persona preferita.
Tutti questi calcoli sono affrontati con un metodo coinvolgente perché, come ha sottolineato lo stesso ricercatore, non si ha sempre bisogno di confrontarsi con i misteri più profondi dell’universo, ma semplicemente rilassarsi ed usare il potere della fisica per spiegare la vita di tutti i giorni.
Le pazze corse notturne dei gatti ed il richiamo delle fusa.
Biasi prende in considerazione anche i momenti di follia in cui i mici corrono avanti ed indietro per casa in modo apparentemente casuale.
Gli zoomies, chiamati periodi di attività frenetica casuale (FRAPs), sono episodi in cui si manifesta un eccesso di energia, ma ll modello deterministico non è in grado di riprodurre la casualità di questi spostamenti. E’ quindi necessario introdurre un forzamento esterno per aggiungere o sottrarre energia al sistema in modo imprevedibile, ottenendo un’equazione stocastica. Questo approccio si usa per sistemi soggetti a grande incertezza, come il movimento delle particelle in sospensione in un liquido (moto browniano).
Le equazioni stocastiche ed i sistemi periodicamente eccitati sono attuali perché permettono di modellare fenomeni complessi in molti ambiti, dalla fisica alla biologia, all’economia. Le prime descrivono sistemi influenzati dal caso, mentre i secondi consentono di studiare l’effetto di forze esterne cicliche. Entrambi gli argomenti sono essenziali per comprendere dinamiche reali come fluttuazioni di mercato, ritmi biologici e processi fisici turbolenti.
L’analisi di Biasi si concentra persino sulle fusa, considerate come un meccanismo di stabilizzazione alimentato dall’interazione tra gatti ed umani. Le persone sentono l’impulso di continuare ad accarezzare l’animale quando fa le fusa, rafforzando temporaneamente il loro legame.
L’intero articolo è stato pubblicato, il primo novembre, sull’American Journal of Physics e dimostra come comportamenti apparentemente complessi e non correlati siano spiegabili da leggi semplici.
RIPRODUZIONE RISERVATA – © 2024 SHOWTECHIES – Quando la Tecnologia è spettacolo™ – E’ vietata la riproduzione e redistribuzione, anche parziale, dell’articolo senza autorizzazione scritta. Se desideri riprodurre i contenuti pubblicati, contattaci.
Immagini/Grafica: American Journal of Physics – Instituto Galego de Física de Altas Enerxías (IGFAE)
Commenta per primo