Il Fidget Spinner è mania: contrabbandato come antistress è in realtà un notevole giocattolo didattico

Lo avrete visto in tutte le salse in giro per il web e sui canali di informazione ufficiali: giornali e siti web non fanno altro che parlare del Fidget Spinner, quella trottola portatile che gira vorticosamente su sé stessa. Puntuale come le tasse e la morte, arriva l’invenzione che ne rende appetibile la notizia da spendere sui media: si tratterebbe di un giocattolo antistress.

Tanto e tale il battage su questo punto, che nell’epoca del giornalismo a cottimo con articoli pagati cinque euro, incredibile ma vero, sembra che nessuno si accorga che il Fidget Spinner è un giocattolo didattico molto particolare.

Erede moderno della trottola, il giocattolo è costruito in modo tale da girare vorticosamente su un cuscinetto a sfere centrale, con tre pesi in metallo disposti su raggi a centoventi gradi, e materiale plastico ad unire il tutto.

Ed è veramente meraviglioso vedere come ci si butti a pesce, nell’era della post-informazione, su un giocattolo non curandosi, completamente, di come realmente sia fatto e accodandosi alla massa continuando a parlare a vanvera di anti-stress, di strumento che favorisce l’attenzione. E sono proprio le testate giornalistiche “ufficiali” a prendere gli scivoloni più clamorosi, con articoli fantasiosissimi dove è assimilato talvolta ad uno yo-yo, talaltra a una trottola elettronica e in un caso i tre pesi arrivano persino  a diventare eliche.

Ma la cosa più incredibile è che nessuno, dico nessuno, sembra accorgersi del potenziale didattico del Fidget Spinner. Andiamo dritti al punto, per poi fare un passo indietro e spiegarci meglio: è uno dei rarissimi oggetti in grado di rappresentare, in modo visibile e sperimentabile, la conservazione del momento della quantità di moto.

Si tratta essenzialmente del principio fisico su cui si regge il funzionamento del giroscopio, lo stesso della cara, vecchia, trottola. Con la differenza che, essendo governabile con le mani, consente di sperimentare la conservazione di questa quantità
fisica in modo estremamente diretto.

Ma andiamo con ordine: alla fine di questo articolo sono disponibili diversi articoli in cui abbiamo trattato in modo approfondito gli aspetti legati alla conservazione in fisica classica, meritano sicuramente una visitina. Detto questo, giocando col Fidget Spinner, e con una trottola in generale, ci si accorge presto che l’oggetto è molto stabile una volta che viene posto in rotazione.

Ci siamo occupati a più riprese del principio di conservazione, che verte su un concetto semplice, anche immediato:

un sistema tende a resistere al cambiamento tanto maggiore è l’energia che ne caratterizza lo stato corrente.

Questa proprietà dei sistemi fisica va sotto il nome di inerzia.

Il Fidget Spinner, la trottola, gli strumenti giroscopici di un aeroplano (l’orizzonte artificiale), le ruote di moto e bici garantiscono tanta più stabilità quanto più:
– sono pesanti
– ruotano verticosamente
– hanno pesi dislocati su bracci lunghi

Abbiamo già trattato della quantità di moto, e della sua conservazione e visto che è pari a massa per velocità: mv (vedi link di approfondimento a fine post). Quando il corpo ruota con velocità uniforme con raggio di rotazione r e velocità angolare w, la velocità tangenziale diventa v = wr.

Il momento della quantità di moto è dato da un prodotto vettoriale: L=r x mv, ove r è il
raggio di rotazione. Nel caso specifico il calcolo si semplifica grazie alla ortogonalità tra il raggio di rotazione r e la velocità tangenziale v e diviene semplicemente rmv. Ma v è pari ad wr e quindi, una volta attaccata una massa m ad un braccio lungo r, il contributo al momento angolare totale è proporzionale alla massa m e al quadrato del braccio r^2. Abbiamo visto che se facciamo ruotare il tutto con velocità angolare w, questa funge da ulteriore componente moltiplicativa. Totale? Nientemeno che mwr^2.

Questo video del MIT – Massachussets Institute of Technology di Boston, mostra lo stesso effetto applicato ad una ruota di bicicletta:

Il video dimostra come, facendo ruotare una pesante ruota per bicicletta su una pedana girevole, tutto il sistema tende a reagire al cambio di orientamento del piano di rotazione della ruota conservando il momento della quantità di moto totale, ponendosi in rotazione attorno al proprio asse. Il risultato è sorprendente.

Abbiamo qundi, come anticipato:
– proporzionalità alla massa m
– proporzionalità alla velocità angolare w
– proporzionalità al quadrato del raggio di rotazione r^2

Il momento della quantità di moto  mwr^2, che va anche sotto il nome di momento angolare, ha la interessante proprietà di conservarsi. Attenzione che si tratta di un vettore, e non di un numero puro, il che vuol dire che il Fidget Spinner resiste a cambiare asse di rotazione tanto più gira veloce.

Ed è il principio fisico che lo rende così stabile: i tre pesi connessi al braccio centrale hanno proprio questo prezioso ruolo. Il punto è che per sperimentare la conservazione del momento della quantità di moto dovremmo normalmente ricorrere ad esperimenti complessi o pericolosi da fare con i ragazzi, come ad esempio metterci in rapida rotazione su una sedia stringendo ed allargando le braccia, o correre a perdifiato in bici o in moto.

Il Fidget Spinner è interessante come gioco didattico perché consente di comprendere una legge fisica altrimenti troppo complessa da sperimentare. E, per rincarare la dose rispetto ai giornalari che hanno saputo parlare solo di anti-stress, vi invito a leggere la storia di un grande fisico donna, Emmy Noether, che scoprì – in isolamento e contro tutti e tutto in una situazione di grande discriminazione – la relazione che intercorre tra simmetria e conservazione.

-> Vai alla storia di Emmy Noether

-> Vai all’approfondimento sulla conservazione del momento angolare nel sistema solare 

-> Vai all’approfondimento sulla conservazione dell’energia

->Vai all’approfondimento sulla conservazione della quantità di moto