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In Natura, dove ritroviamo l’ottimizzazione della forma?
La Natura è una maestra eccezionale nell’ottimizzazione delle forme e nell’economia della materia. Essa utilizza ogni mezzo di cui dispone affinché, con il minor sforzo possibile, possa ottenere i risultati migliori. Ad esempio, vi siete mai chiesti per quale motivo le bolle (siano esse completamente naturali o anche artificiali, come le bolle di sapone), hanno una forma sferica? Ebbene, la sfera è la geometria tridimensionale che riesce a racchiudere la maggiore quantità di volume possibile, a parità di materiale impiegato per la superficie della bolla.
Riuscite ad immaginare una bolla di sapone a forma di cubo? Sarebbe possibile solo se il cubo fosse “maggiormente ottimizzato” della sfera.
> Per maggiori dettagli sulla capacità della natura di sfruttare l’ottimizzazione della forma, scopri cosa sanno fare le api leggendo la scheda LA RIPETIZIONE SERIALE!
Per quanto riguarda l’ottimizzazione per fini meccanici, esiste un oggetto, in Natura, che è molto resistente: si tratta della conchiglia.
Tutte le conchiglie hanno una superficie piuttosto sottile, ma comunque difficile da rompere, poiché dotata sia di curvatura “locale” che “globale”: presentano, infatti, una forma simil-iperbolica, nonché un’ondulazione, più o meno accentuata, sulla facciata esterna.
Una conchiglia è un oggetto molto resistente.
Un altro esempio molto affascinante è l’albero, in quanto dotato di un elevato senso di adattività, sia per finalità meccaniche che biologiche.
Gli alberi hanno capacità strutturali molto elevate e possono raggiungere la stessa altezza di edifici di 10 o più piani. Ciò è dovuto all’attitudine di modificare la propria forma a seconda delle esigenze non solo strutturali, ma anche climatiche e biofisiche. A queste caratteristiche si aggiunge la buona resistenza ed elasticità del legno, il quale, infatti, è molto utilizzato nelle costruzioni.
Vediamo alcuni metodi che gli alberi utilizzano per resistere agli sforzi ai quali sono sottoposti:
- Quando soffia un vento molto forte, l’albero si piega in direzione opposta, grazie alla sua elasticità. Questo gli consente di ridurre la sua altezza totale, diminuendo quindi anche la quantità di vento che lo colpisce.
- Alcuni alberi piegano il loro tronco non solo per resistere alla pressione del vento, ma anche per rivolgere la propria chioma verso il sole; nel caso in cui sia costretto a piegarsi tanto da rischiare di spezzarsi, l’albero ricorre ad uno stratagemma: il suo tronco assume una forma concava che mantiene la chioma rivolta verso il sole, ma diminuisce la distanza orizzontale tra la base e la punta.
- Può capitare che un corpo estraneo, come una grossa pietra, poggi permanentemente su un albero, costituendo una pressione elevata su un tratto molto piccolo di tronco. In questo caso l’albero ricorre alla cosiddetta “crescita adattiva”: lui modifica la sua forma affinché la superficie di contatto con la pietra aumenti, riducendo lo sforzo sul tronco. Ciò avviene anche quando, a causa dell’intervento dell’uomo, il tronco dell’albero risulta bucato: nel punto dove è presente il foro l’albero aumenta il diametro del suo tronco.
> Ulteriori caratteristiche degli alberi sono indicate nella scheda LE SEZIONI VARIABILI!