di Edoardo Petagna

Il cliente accaldato entra nel bar e ordina un boccale di birra. Il barman versa una birra ghiacciata e, con un esperto e magistrale lancio, fa scivolare sul bancone il boccale che, docile ed ubbidiente, si ferma a pochi centimetri dal cliente; questi lo afferra, beve e spegne l’arsura della sete.

Ecco, il curling è qualcosa di simile. Un oggetto chiamato pietra (stone), che pesa circa venti chilogrammi, viene lanciato su una pista di ghiaccio, dalle dimensioni di 45,72 metri di lunghezza e 4,75 metri di larghezza, verso un bersaglio circolare composto da quattro cerchi concentrici la casa; il cerchio più interno, il centro della casa, denominato the button, è l’obiettivo finale.

Fa punti il singolo giocatore o la squadra che piazza le pietre più vicine al centro della casa: ottiene un punto per ogni pietra meglio piazzata rispetto alla migliore dell’avversario. Attenzione, le pietre devono, obbligatoriamente, stare dentro i quattro cerchi.

Il termine curling compare per la prima volta in alcuni documenti del diciassettesimo secolo, rinvenuti nella città scozzese di Perth. curling deriva dal termine inglese curl ( spiraleggiare, far muovere a spirale) che indica la traiettoria curvilinea seguita dalla pietra mentre scivola sul ghiaccio.

La pietra è realizzata in granito che proviene da una cava dell’isola di Ailsa Craig, al largo della costa scozzese dell’Ayrshire. Si tratta di uno dei graniti tra i più duri e puri del mondo che mantiene le sue caratteristiche fisiche e chimiche sulla superficie ghiacciata del campo di gioco. Pesa tra 17 e 20 chilogrammi, ha un diametro di circa 28 centimetri e un’altezza di 11–12 centimetri ed è sormontata da un manicoche consente al giocatore di impugnarla e lanciarla. La pietra è concava e tocca il ghiaccio solo con un anello esterno il running band:è questo bordo a scivolare sulle micro-gocce di ghiaccio e a creare il curl.

Le grandezze fisiche e i fenomeni fisici che entrano in gioco in una partita di curling sono:

la forza di attrito

la quantità di moto

l’energia cinetica

le leggi di conservazione dell’energia e della quantità di moto

il momento angolare

La forza d’attrito, è un tipo di forza a contatto che si genera tra le superfici di due corpi  opponendosi al moto dell’uno rispetto all’altro. In particolare, l’attrito radente è dovuto allo strisciamento di una superficie su un’altra e si caratterizza come attrito statico e attrito dinamico a seconda che le superfici di contatto siano in quiete relativa l’una con l’altra o se siano in moto relativo tra esse; l’attrito volvente, si manifesta in presenza di rotolamento e traslazione; l’attrito viscoso è generato dal moto di un corpo in un fluido (esempio, un nuotatore che si muove in piscina a al mare).

La formula della forza d’attrito F_A , statico o dinamico,  è:

F_A = m · F_P

dove m è il coefficiente d’attrito (caratteristico delle superfici in contatto), mentre F_P è la componente perpendicolare alla superficie della risultante delle forze che agiscono sul corpo.

La quantità di moto, Q  = m · v , è data dal prodotto della massa di un corpo  per la sua velocità di movimento.

L’energia cinetica di un corpo in movimento è pari alla metà prodotto della massa del corpo per la sua velocità al quadrato

Le leggi di conservazione dell’energia e della quantità di moto sono fondamentali in un sistema in cui i corpi solidi, come le pietre del curling, sono soggetti ad urti elastici laddove una pietra ne colpisce un’altra e le trasferisce, in parte o tutta, la propria quantità di moto ed energia.

Veniamo alla gara.

La pista di gioco è ghiacciata, ad una temperatura inferiore a zero gradi centigradi, mentre l’atmosfera esterna si trova ad una temperatura maggiore di zero. In queste condizioni ambientali, lo strato più superficiale di ghiaccio tende a sciogliersi e a formare una sottilissima pellicola d’acqua che produce tre effetti: la superficie diventa molto liscia; il suo coefficiente d’attrito diminuisce, rendendo il ghiaccio più scivoloso; la forza peso degli oggetti che incidono sulla superficie ghiacciata determina l’aumento di pressione che favorisce ancora di più lo sciogliersi del ghiaccio e incrementa la creazione della pellicola d’acqua.

Prima che la gara abbia inizio, viene spruzzata sulla pista, sotto forma di goccioline che congelano istantaneamente, dell’acqua; si crea una superficie piena di piccolissime irregolarità, il cosiddetto pebble. Il bordo della pietra, il running band,scivolando sulle micro-gocce di ghiaccio, sul pebble, indurrà le traiettorie curvilinee, cioè la pietra “curlerà”.

Il lanciatore lancia e, agendo sul manico, imprime alla pietra  un momento angolare; la pietra inizia a ruotare e l’interazione tra la pietra e il pebble crea una differenza di attrito tra le parti anteriori e posteriori della pietra; si genera una forza laterale sulla pietra che fa curvare la sua traiettoria.

La pietra scivola sul ghiaccio; l’attrito che si sviluppa per lo sfregamento sulla superficie ghiacciata produce calore; il calore fonde rapidamente il ghiaccio nella zona di contatto, formando un sottile velo d’acqua che favorisce lo scivolamento della pietra sulla pista per l’effetto di  aquaplaning.

Entra in azione il secondo atleta, colui che utilizzerà la scopa per spazzolare.

Lo spazzolamento è fondamentale nel modulare e modificare il lancio. L’azione di spazzolare con le scope ad alta velocità e di imprimere pressione sul ghiaccio, genera calore per attrito. Il calore modifica la superficie del pebble, sciogliendolo e creando un microscopico velo d’acqua. L’acqua agisce come lubrificante e produce due effetti: mantiene la velocità della pietra e, riducendo l’attrito, le consente una traiettoria più lunga; cambia, all’occorrenza, la traiettoria, agendo sull’attrito laterale che fa curvare la pietra. È il lanciatore  che dà le istruzioni allo spazzolatore su quando e quanto spazzare per correggere il tiro in corsa.

Al momento del lancio, oltre a piazzare la pietra nel button, il lanciatore può anche decidere di bocciare, cioè colpire un’altra pietra. Imprime alla pietra una quantità di moto, con conseguente energia cinetica, tale da colpire la pietra scelta come bersaglio.

La durezza del granito e il minimo attrito sulla pista  comportano che gli urti tra le pietre siano degli urti perfettamente elastici. L’energia viene conservata, la quantità di moto viene conservata non si verificano deformazioni plastiche tra gli oggetti che si scontrano, tra le pietre c’è solo uno scambio di energia.

Un urto centrale con la pietra proiettile con momento angolare zero, ossia che non ruota, fa sì che la pietra proiettile ceda tutta la sua energia alla pietra bersaglio e si arresti, poi, sul posto.

prima della bocciata: m₁=m₂ ; v₁ diversa da zero; v₂ uguale a zero

dopo la bocciata:        m₁=m2 ; v₁ uguale a zero; v₂ diverso a zero

Negli urti obliqui, in seguito all’urto, le due pietre si muoveranno entrambi, e le loro direzioni e velocità saranno perpendicolari, ossia l’angolo formato dalle direzioni di moto dopo l’urto è sempre di 90°.

L’avvicinamento del grande pubblico allo sport del curling è iniziato nelle precedenti edizioni delle Olimpiadi invernali e le attuali Olimpiadi di Milano Cortina stanno confermando l’interesse e la passione degli sportivi per questa disciplina. Assistere agli incontri di curling con una preparazione tecnica e scientifica maggiore aiuta a comprendere lo spirito del gioco e, inoltre, fornisce la  consapevolezza che la Fisica è sempre  protagonista  della nostra vita.

Fonti: Catalogo generale dei Beni Culturali, Geopop, Saperescienza-La Fisica del Curling, Wikipedia, Sky sport, Fondazione Milano Cortina, Matematicamente