Le forme dell’acqua
Momenti di “tensione”… Chi l’ha detto che l’acqua non ha una forma propria? Una relazione superficiale tra le foglie e l’acqua…
In una uggiosa giornata novembrina e nel rispetto dell’ultimo DPCM di Conte, sono uscito davanti casa a fare due foto. Prendo il mio obbiettivo macro e gli stivali e me ne vado in giro.
Aveva da poco smesso di piovere ma c’era una bella atmosfera malinconica. Da lontano, il rosmarino era luccicante e bellissimo. Da vicino ancora di più. Una ragnatela aveva resistito alle piogge e sembrava una collana piena di perline.
Allora ho deciso di continuare un vecchio lavoro che avevo in mente: fotografare le “forme” che assumono le gocce d’acqua sulle piante e rispondere alla provocazione del titolo.
Ma l’opera d’arte migliore, secondo me, è quella nata dalla collaborazione tra il ragno e l’acqua… insieme creano delle trame tanto belle quanto incredibili…
Potevo fermarmi qui e mostrare solamente le foto… ma ahimè mi è venuta la brillante idea di scrivere un articolo foto-scientifico annoiando i più con nozioni di scienza applicata hauahuahuahuhu
L’acqua non ha forma propria ma, grazie ad alcune proprietà fisiche ed in specifiche condizioni, può assumerne una somigliante alla sfera o comunque a qualcosa di rotondo.
Questo avviene grazie alla famosissima “tensione superficiale”, ovvero quella forza fisica che determina la formazione di quella “pellicola” che possiamo intravedere anche in un bicchiere d’acqua osservando i margini.
Gli effetti della tensione superficiale sono tantissimi. Uno di questi è stato alla base del mio mini-lavoro fotografico… ovvero fotografare le forme assunte dall’acqua sulle diverse piante intorno casa mia.
Al di là della scienza, è bellissimo vedere come queste goccioline si aggrappano e resistono alla forza di gravità in modo così elegante!
Ecco le foto …
Alcune non sono perfettamente a fuoco anche per via della compressione effettuata da Madium, ma mi piacciono comunque…
Poi per chi vuole continuare la lettura, troverete lo spiegone scientifico alla fine di questa galleria.
C’È TENSIONE TRA L’ACQUA E LE PIANTE…
La goccia di per se (ma anche quando finisce su una foglia) è l’espressione quasi artistica di questa tensione superficiale. Ma come funziona il fenomeno? Senza utilizzare le formule di fisica che tanto ci facevano penare a scuola/università (anche perchè non le ricordo più huahuahua), vediamo un po’ cosa succede …
Dovete immaginare questa tensione superficiale come una forza invisibile che agisce dall’interno di un liquido.
Quando facciamo cadere una goccia d’acqua sul tavolo, si formano tante piccole semi-sfere/calotte [più o meno]. Queste si generano perché (usiamo un po’ di fisica semplificata) agiscono diverse forze. Una di queste è quella che fa “aderire” il liquido al solido e quindi la nostra acqua alla superficie del tavolo. Questa forza ci permette di apprezzare una prima “forma”. Se non ci fosse, l’acqua “scapperebbe” via ovunque!
Ma in questo contesto agisce anche un’ altra forza, ovvero la coesione: usando ancora la famosa fantasia, dobbiamo immaginare una molecola d’acqua posta al centro di questa semi-sfera che “tira” verso si se attraverso fili/legami invisibili tutte le altre molecole d’acqua. Tutte queste unioni “tirano” tutte verso il centro.
All’interno del liquido non si apprezza nulla di diverso; ma, quando le molecole d’acqua terminano, non c’è altro da “tirare” se non le molecole d’aria (interfaccia acqua/aria)… ecco che la nostra coesione crea questa invisibile pellicola (tensione superficiale).
Mi scuso con tutti i fisici/ingegneri/chimici e via dicendo per il linguaggio usato… potete insultarmi nei commenti o correggermi no problem huahuahua
Su un tavolo o altre superfici, non apprezziamo tantissimo la forma dell’acqua anche perchè questo è il caso in cui un liquido riesce a “bagnare” una superficie; ma in altri contesti possiamo vedere qualcosa di diverso, ovvero quando cambia la relazione tra superficie ed acqua … ovvero nel momento in cui cambiano gli equilibri tra coesione ed adesione.
Ora, nel caso estremo, quando la nostra acqua non ha nulla a cui aderire, ecco che si forma la classica goccia d’acqua sferica. [Ma perché la sfera e non un poliedro ad esempio? Semplice, la natura agisce a risparmio energetico e la sfera è la forma che minimizza l’energia a parità di volume in quanto ha minore superficie]
Questo lo vediamo nelle foto dell’acqua che gocciola in una bacinella. Oppure lo possiamo vedere con una goccia d’acqua o di rugiada su una ragnatela.
Invece sulle piante cosa succede? Diverse situazioni.
Una delle cose che avrete potuto osservare è che l’acqua a volte sembra “non bagnare” la foglia. Nel senso che, in alcune specie, se le muoviamo e facciamo scivolare via l’acqua, sembra che queste siano magicamente asciutte!
Questo succede perchè in molti casi, tornando alla due magiche forze enunciate prima, la coesione è maggiore dell‘adesione. Tanto questa differenza sarà maggiore, tanto più la nostra goccia assomiglierà ad una sfera.
Con queste due immagini spero che tutto sarà più chiaro:
Ed ecco che possiamo apprezzare come queste forze insieme alla tensione superficiale determinano alcune forme dell’acqua che ho cercato di raccontare nelle foto precedenti.
Ora, questo rapporto è diverso tra specie a specie perchè dipende dalla superficie della foglia e dalla quantità di sostanze (cere) idrorepellenti presenti su di essa.
Ai nostri occhi può sembrare liscia ma invece possiede microscopiche strutture. Queste micro-strutture servono proprio a far diminuire l’adesione. Il caso estremo è quello del Loto, in cui questo fenomeno è talmente incredibile che è alla basa di nuovi studi sulle nanotecnologie!
Sulle sue foglie l’acqua non “slitta” come sulle altre ma “rotola” proprio per il fenomeno di cui sopra. Ma perchè il Loto fa questa cosa? Semplice, per “pulirsi”. Eh si perchè il Loto ha necessità (per via dell’ambiente in cui vive) di rimuovere il fango ed insetti che possono compromettere la fotosintesi ed altro. Per cui, con questo “effetto Loto”, tutte le particelle di sporco vengono allontanate dalla foglia durante questo rotolamento.
Se volete vedere une versione più “paesana” di questo effetto [non in senso dispregiativo ovviamente, anzi!!] senza andare in un orto botanico o in posti esotici …. provate con il cavolo-verza dell’orto dei vostri nonni o genitori! Nel mentre potete vedere il breve video che ho fatto.
Ma dove possiamo vedere altri effetti di questa interazione adesione/coesione/tensione superficiale?
In questi insetti che popolano i nostri torrenti: i Gerridi o comunemente detti insetti pattinatori! Erroneamente vengono confuse con le zanzare[ogni essere con le zampe lunghe viene sempre associato alle zanzare!!!] ma non hanno niente a che farci… anzi sono importanti nei nostri fiumi perché si nutrono anche di larve di zanzare e quindi aiutano a contenere la popolazione!!!!
Inoltre, queste goccioline magiche, possono essere anche un rifugio ed una fonte di cibo/acqua per alcuni insetti. Nella foto di seguito, mi ero accorto di alcune cosine nere osservando dal pc… ho zoomato ed ho notato dei minuscoli insetti che approfittavano di queste gocce !!!
Infine [scusate la divagazione agronomica che non c’entra niente con il contesto ma ci tenevo a scriverlo] questo fenomeno dell’acqua che non bagna la foglia viene combattuto da chi si occupa di chimica in agricoltura. Per evitare che il prodotto di sintesi venga dilavato dalla foglia con l’acqua, si usano “tensioattivi” cioè altre sostanze chimiche che riducono la tensione superficiale aumentando la “bagnabilità” della foglia. Quindi, per evitare di mangiare troppe porcherie, mangiamo biologico certificato o dal nostro agricoltore di fiducia….!!!!!
Ora chiudo questo trattato di fanta-fisica applicata con l’ultima foto a cui sono molto legato, sia da un punto di vista tecnico che emotivo.
Una foto che ho scattato nella fontana all’interno del bosco La Costara di Sasso di Castalda (PZ).
Una goccia che vuole staccarsi da tutto il resto combattendo la gravità… ce la fa per qualche millisecondo ma poi, ahimè, gli tocca tornare in mezzo alle altre migliaia di gocce…
Grazie per il tuo tempo,
Giuseppe
