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Perché una goccia che cade fa plink-plink? Scoperto il mistero

Plink. Plink. Plink... “Quando abbiamo deciso di approfondire la questione, eravamo tutti sorpresi che nessuno avesse mai risposto alla domanda su quali fossero le cause di quel suono”. Così chi ha pensato lui, Anurag Agarwal, un ricercatore di origine indiana che lavora presso il Dipartimento di ingegneria dell’Università di Cambridge. E Agarwal, alla guida di un’equipe di studiosi, ha risolto l'enigma che da secoli si nasconde dietro uno dei suoni più molesti in natura, e cioè il rubinetto gocciolante.

Utilizzando telecamere ad altissima velocità e le più moderne tecniche di cattura dell’audio, Agarwal e i ricercatori di Cambridge hanno scoperto che il tipico suono "plink, plink" prodotto da una goccia d'acqua che colpisce una superficie liquida non è causato dalla goccia stessa, ma dall'oscillazione di un’infinitesimale bolla d'aria, intrappolata sotto la superficie dell'acqua. La bolla forza la superficie dell'acqua a vibrare, agendo come un pistone-megafono sul suono.

I ricercatori hanno scoperto anche che una lieve modifica nella tensione superficiale della superficie dell'acqua, un effetto che si può ottiene facilmente, per esempio aggiungendo un poco di sapone, blocca il suono. I risultati sono stati appena pubblicati sulla rivista Scientific Reports.

"In passato” sostiene Agarwal sulla rivista “era stato svolto molto lavoro sulla fisica di un rubinetto gocciolante; ma non si era mai approfondita la ragione del suono". Per questo l’Università di Cambridge ha deciso di indagare su quel fenomeno utilizzando le più moderne tecnologie video e audio.

Agarwal, che a Cambridge dirige il laboratorio di acustica, ha deciso d'indagare sul problema dopo una notte trascorsa a casa di un amico che aveva una piccola perdita nel tetto. Da tempo l'ingegnere, nei suoi studi, si occupa proprio di acustica e di aerodinamica nelle applicazioni aerospaziali, elettrodomestiche e biomedicali.

"Costretto a restare sveglio da quella  goccia d'acqua che continuava a cadere in un secchio posto sotto la perdita” racconta lo studioso “ho iniziato a pensare intensamente al problema. L’indomani ne ho discusso con il mio amico e con un altro accademico che era venuto a trovarlo: tutti eravamo sorpresi che nessuno avesse mai risposto alla domanda su quali fossero le cause di quel suono così irritante e forte".

Quindi Agarwal ha avviato un esperimento per indagare sul problema e poi ha coinvolto l'Università in una ricerca vera e propria, utilizzando una telecamera ad altissima velocità, un microfono e un idrofono per registrare le goccioline che cadevano in un serbatoio d'acqua.

Scientific Report ricorda che le gocce d'acqua sono state fonte di curiosità scientifica per più di un secolo: le prime fotografie degli impatti delle gocce sono state pubblicate nel 1908, e da allora gli scienziati hanno spesso cercato di capire la fonte del suono.

La rivista spiega che la meccanica fluida di una goccia d'acqua che colpisce una superficie liquida è nota: quando si crea l'impatto, la goccia provoca la formazione di una cavità, che però si ritrae rapidamente a causa della tensione superficiale del liquido e dà luogo a una minuscola colonna di liquido. Poiché la cavità si richiude molto velocemente dopo l'impatto della goccia, questo provoca una piccola bolla d'aria che resta intrappolata sott'acqua.

Studi precedenti avevano ipotizzato che il suono "plink" fosse causato, banalmente, dall'impatto stesso: cioè dalla risonanza della cavità o dal campo sonoro subacqueo che si propaga attraverso la superficie dell'acqua. Nel loro esperimento, i ricercatori di Cambridge hanno scoperto invece che l’impatto, la formazione della cavità e il rimbalzo del liquido che forma la minuscola colonna d’acqua sono tutti movimenti silenziosi. La sorgente del suono è, esclusivamente, la bolla d'aria intrappolata sotto la goccia che cade.

Agarwal e i suoi ricercatori sono convinti che lo studio, nato da una banale curiosità, abbia individuato risultati che in futuro potranno essere impiegati per sviluppare sistemi più efficienti per misurare le precipitazioni. E forse anche sviluppare suoni sintetizzati delle gocce d'acqua nei giochi o nei film, un risultato finora mai raggiunto.

 

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