Il gruppo di ricerca ERC Instabilities coordinato dal prof. Davide Bigoni presso il Dipartimento di Ingegneria civile, ambientale e meccanica dell’Università di Trento ha ideato una bilancia innovativa che, grazie ai suoi bracci flessibili, riesce a lavorare con o senza contrappeso, sfruttando entrambi i concetti di equilibrio e di deformazione.
La novità di questo strumento sta nella sostituzione dei bracci rigidi con una lamina flessibile ed elastica, libera di scorrere in un manicotto inclinato senza attrito e che raggiunge l’equilibrio quando vi sono applicati dei pesi alle estremità.
L’equilibrio, che può sembrare apparentemente impossibile, viene garantito mediante “forze configurazionali” che si sviluppano ai due bordi del manicotto a causa della possibilità di scorrimento e della deformabilità della lamina.
La bilancia infatti, comunemente impiegata per pesare, può giocare un ruolo anche nella valutazione del livello di sviluppo tecnologico raggiunto da una comunità in un determinato periodo storico.
Dalla sua evoluzione si possono trarre informazioni utili non soltanto per comprendere il livello di sviluppo tecnologico – le conoscenze di meccanica e ingegneria – ma anche per dare luce alla complessità ed articolazione del sistema di relazioni sociali ed economiche che caratterizzano una società.
La quantificazione del peso di un oggetto rappresenta una delle misure più comuni e affonda le sue radici agli albori dell’umanità. Attraverso i secoli la bilancia si è evoluta, passando dai modelli più semplici a comparazione (la stadera, classica bilancia romana basata sul principio della leva), verso sistemi di pesatura digitali e altamente specifici (ispirati al principio del dinamometro elastico, progettato alla fine del 1600 da Robert Hooke e basato sulla deformazione di una molla), adatti a vari settori tecnologici e merceologici. L’innovazione consiste nel combinare i principi meccanici che stanno alla base di entrambi i sistemi per ottenere uno strumento di misurazione del peso ancora più raffinato.
Il professor Bigoni, assieme ai ricercatori Francesco Dal Corso, Diego Misseroni e Federico Bosi, ha testato il prototipo nel "Instabilities Lab" del Dipartimento di Ingegneria civile, ambientale e meccanica, dove recentemente sono stati scoperti innovativi concetti di meccanica configurazionale e realizzati prototipi basati su questi principi per diverse applicazioni, tra cui, per ultima, la misura del peso. Le applicazioni tecnologiche dei vari prototipi messi a punto sono spesso difficili da immaginare ma a volte sorprendenti.
«Quando si progettano strumenti innovativi come questo – spiega il professor Davide Bigoni – l’attenzione è completamente rivolta alla ricerca, alla sfida scientifica e tecnologica, alle leggi della meccanica e all’ingegneria. Non è facile prevedere ora in quale ambito la nostra ‘bilancia elastica’ potrà suscitare interesse, essere sviluppata ed applicata. Poiché la caratteristica più interessante del nostro strumento è la possibilità di effettuare misure particolarmente accurate, potrebbe trovare spazio per applicazioni avanzate in ambito aerospaziale o nanotecnologico, dove è necessaria una precisione estrema nelle misurazioni».
La prestigiosa rivista Proceedings of the Royal Society A ha celebrato il progetto dedicandogli la copertina del numero di ottobre.