Nuovi dettagli sull’instabilità elastica
Instabilità elastica(si apre in una nuova finestra) è la denominazione attribuita alle instabilità che si verificano nei sistemi elastici. Potrebbe sembrare una teoria scientifica estremamente complessa, ma in realtà, è possibile individuare l’instabilità elastica dappertutto, a partire dalle rughe che si formano sulla pelle al «piegarsi» di un ombrello in una giornata ventosa. Nonostante la mole di lavoro dedicata allo studio di tali instabilità, sono ancora presenti notevoli lacune nella nostra comprensione teorica di questi fenomeni. Il progetto GADGET, finanziato dall’UE, si propone di colmare una delle lacune più evidenti, ovvero, i ruoli interconnessi della geometria e della dinamica. «Questo progetto si è prefissato di comprendere in che modo si verifica l’instabilità elastica e, in particolare, di mostrare il ruolo determinante della geometria nel provocare tale instabilità, stabilendo quanto velocemente avviene», afferma Dominic Vella, professore di matematica applicata presso l’Istituto di matematica dell’Università di Oxford(si apre in una nuova finestra).
Il ruolo della geometria
Vella, che è stato coordinatore del progetto GADGET, ha passato la sua carriera a studiare i diversi aspetti della meccanica dei fluidi(si apre in una nuova finestra) e dei solidi(si apre in una nuova finestra), prestando particolare attenzione al corrugamento di oggetti elastici sottili e agli effetti della tensione superficiale. Nell’ambito di questo progetto supportato dal Consiglio europeo della ricerca(si apre in una nuova finestra), Vella è riuscito a stabilire il ruolo determinante della geometria nella formazione di schemi nonché le dinamiche dell’instabilità elastica. Uno dei risultati principali ottenuti dal progetto mostrava che la geometria di un oggetto può provocare un cedimento sorprendentemente lento. «Si riteneva che alcuni fenomeni di cedimento lento osservati in modo sperimentale fossero anomali e probabilmente determinati da qualche comportamento non banale dei materiali», spiega Vella. «La nostra ricerca ha dimostrato che, in realtà, la geometria da sola può avere un effetto simile e che tale origine geometrica la rende una caratteristica generica di questi sistemi». Un altro esito importante concerne una dimostrazione del modo in cui il corrugamento di oggetti possa dare origine a una nuova classe di forme che gli oggetti possono assumere, che Vella chiama «isometrie rugose». «Tali risultati costituiscono una svolta radicale nella nostra comprensione di come la struttura matematica dell’instabilità elastica possa rivelarsi interessante dal punto di vista intellettuale nonché utile dal punto di vista tecnologico», aggiunge Vella.
Uno sguardo al futuro
Secondo Vella, il lavoro svolto nel corso del progetto GADGET ha spalancato le porte a ricerche e opportunità nuove nell’ambito dei sistemi elastici. «Il nostro gruppo era composto da due dottorandi e quattro studenti post-dottorato», osserva. «Mi entusiasma vedere in che modo l’esperienza e la formazione che hanno acquisito durante questo progetto, li aiuteranno nella realizzazione delle loro carriere scientifiche». Nonostante il progetto GADGET si sia ora concluso, il lavoro di Vella continua. «Il passo successivo sarà quello di tentare di comprendere se sia possibile trasformare gli spunti ottenuti durante questo progetto in metodi di controllo delle dinamiche dell’instabilità», conclude Vella. «Ad esempio, se sia possibile o meno utilizzare la nostra comprensione approfondita di come e perché gli oggetti talvolta si muovono lentamente per controllare elementi in robot morbidi: è questo il tipo di lavoro che ci riserva il futuro».
