Strutture antisismiche? Una possibile soluzione da Aracne

O folle Aragne, sì vedea io te
Già mezza ragna, trista in su li stracci
De l’opera che mal per te si fé.

Dante Alighieri (Purgatorio, XII, 43-45)

Recenti novità della ricerca scientifica

Le proprietà della seta prodotta dal ragno per la costruzione delle ragnatele sono ben note per la sua insolita combinazione di essere al tempo stesso leggera ed estremamente resistente, in alcuni casi più forte dell’acciaio. Grazie a tali proprietà, i ricercatori hanno sviluppato materiali ispirati a questa speciale seta per le potenziali applicazioni come l’abbigliamento resistente ma leggero, giubbotti antiproiettile e paracadute.

Tuttavia, le proprietà acustiche delle ragnatele non erano ancora state esplorate fino a questo momento. In un nuovo studio pubblicato dall’Applied Physics Letter  un team interdisciplinare di ricercatori provenienti da Italia, Francia e Regno Unito ha progettato un meta-materiale acustico (costituito da strutture che si ripetono periodicamente) influenzato dall’intricata architettura della ragnatela di un particolare insetto della classe degli Araneidi, chiamato anche il ragno Nephila.

“C’è stato molto lavoro nel campo dei meta-materiali negli ultimi anni per ricercare le configurazioni più efficienti per l’attenuazione e la manipolazione delle onde acustiche“, ha dichiarato Federico Bosia, fisico presso l’Università di Torino, “Abbiamo verificato che l’architettura della ragnatela, combinata con le proprietà elastiche variabili della seta, è in grado di attenuare e assorbire le vibrazioni in ampi intervalli di frequenza, nonostante la sua particolare leggerezza e apparente fragilità“.

Modellando diverse versioni del nuovo meta-materiale acustico ispirato alla ragnatela, i ricercatori hanno dimostrato che il nuovo design è più efficiente nell’inibire il suono alle basse frequenze ed è più facilmente sintonizzabile su frequenze diverse rispetto ad altri materiali per il controllo acustico. In combinazione con le proprietà meccaniche di irrigidimento e l’eterogeneità della seta del ragno, le proprietà acustiche sintonizzabili qui dimostrate suggeriscono che questi nuovi meta-materiali potrebbero portare a una nuova classe di applicazioni per il controllo delle vibrazioni. Le possibilità includono la protezione terremoto per ponti ed edifici sospesi, riduzione del rumore e l’isolamento acustico.

I vantaggi acustici della ragnatela provengono, almeno in parte, dai cerchi concentrici, o “anelli” della ragnatela. Questi anelli risuonano a una particolare frequenza quando esposti a vibrazioni. In conformità a quest’architettura naturale, i ricercatori hanno progettato il meta-materiale acustico in piccole unità quadrate contenenti anelli risonanti con legamenti di supporto che si irradiano verso l’esterno dal centro degli anelli stessi. Il progetto potrebbe essere incorporato in molte diverse strutture artificiali.

“Si potrebbero progettare ponti sospesi o tensostrutture resistenti alle vibrazioni (anche a quelle sismiche) sfruttando il progetto proposto: una ripetizione periodica delle unità-ragnatela integrate tra i cavi principali e quelli sospesi“, ha detto Bosia. “Su scala minore, lo stesso tipo di strutture potrebbe essere utilizzato per l’attenuazione dell’onda nella gamma acustica, come ad esempio l’abbattimento sonoro derivante da infrastrutture stradali o ferroviarie“.

Il meta-materiale così concepito è facilmente sintonizzabile in quanto la sua geometria è definita da cinque parametri – che è molto più di quanto possibile nei tradizionali materiali acustici – e ciascuno di questi parametri può essere controllato indipendentemente per produrre un vasto numero di disegni che rispondono alle diverse frequenze acustiche. La gamma di frequenza che viene inibita da questi materiali è chiamata il gap di banda e qui i ricercatori hanno dimostrato che questi meta-materiali acustici possono coprire gap di banda molto ampi, con estrema semplicità di adattamento.

Come spesso accade, anche in questo caso l’osservazione della natura aiuta l’uomo a risolvere i suoi problemi pratici legati alla vita quotidiana. La perfezione di una struttura periodica come la ragnatela, costruita per essere leggera ma al tempo stesso resistente alle vibrazioni più forti, ci aiuterà presto a realizzare strutture sospese resistenti a pressioni sonore e scosse sismiche?

Il mito

Si dice che in una sola occasione Atena fornì prova di incontrollata invidia. Aracne era una giovane che viveva nella Lidia ed era molto conosciuta per la sua abilità di tessitrice e ricamatrice, giacché le sue tele erano considerate un dono del cielo, tanto erano piene di grazia e delicatezza.

La ragazza era molto orgogliosa del suo talento tanto che un giorno ebbe l’imprudenza di affermare che neanche l’abile Atena, anch’essa nota per la sua abilità di tessitrice, sarebbe stata in grado di competere con lei, sfidando la stessa dea in una pubblica gara.

Atena, non appena apprese la notizia, fu sopraffatta dall’ira e si presentò ad Aracne sotto le spoglie di una vecchia suggerendo alla ragazza di ritirare la sfida e di accontentarsi di essere la migliore tessitrice tra i mortali. Per tutta risposta Aracne ribadì con forza la sua provocazione e a quel punto Atena si rivelò e dichiarò aperta la sfida.

Una di fronte all’altra, Atena e Aracne iniziarono a tessere le loro tele e via via che le matasse si dipanavano apparivano le scene che le stesse avevano deciso di rappresentare: nella tela di Atena erano rappresentate le grandi imprese compiute dalla dea e i poteri divini che le erano propri; Aracne invece, raffigurava gli amori di alcuni dei, le loro colpe e i loro inganni.

Quando le tele furono completate e messe a confronto, la stessa Atena dovette ammettere che il lavoro della sua rivale non aveva eguali: sembrava quasi che i personaggi rappresentati balzassero fuori dalla tela. Atena, non tollerando l’evidente sconfitta, afferrò il lavoro della rivale riducendolo in mille pezzi e – tenendo stretta la spola nella mano – iniziò a colpire Aracne. Poi decise di condannare la ragazza a tessere per il resto dei suoi giorni, tuttavia non avrebbe più filato con le mani ma con la bocca perché la trasformò in un gigantesco ragno.

Racconta Ovidio (Metamorfosi, IV, 23 e segg.): ” (…) Accetta Minerva la sfida … la dea dai biondi capelli si corrucciò del felice successo e stracciò la trapunta tela che scopre le colpe dei numi e colpì con la spola di citoriaco bosso più volte la fronte di Aracne. Non lo patì l’infelice: furente si strinse la gola con un capestro e restò penzoloni. Atena, commossa, la liberò, ma le disse: – Pur vivi o malvagia, e pendendo com’ora pendi. E perchè ti tormenti nel tempo futuro, per la tua stirpe continui il castigo e pei tardi nepoti -. Poscia partendo la spruzza con sughi di magiche erbette: subito il crime toccato dal medicamento funesto cadde e col crine le caddero il naso e gli orecchi: divenne piccolo il capo e per tutte le membra si rimpicciolisce: l’esili dita s’attaccano, invece dei piedi, nei fianchi: ventre è quel tanto che resta, da cui vien traendo gli stami e, trasformata in un ragno, contesse la tela di un tempo“.

La metafora

Il significato simbolico del tessere ha come ogni simbolo un aspetto positivo e uno negativo. L’arte del tessere è un’azione tipicamente femminile e rappresenta un atto creativo. “Tessere non significa soltanto predestinare e riunire insieme realtà diverse, ma anche creare, far uscire dalla propria sostanza, come fa il ragno costruendo da sé la propria tela” (Mircea Eliade).

Quest’immagine evoca, da un lato, quella negativa di Aracne, di colei che imprigiona le persone nelle maglie della sua rete, dall’altro quella di Penelope, la tessitrice ciclica che di notte smonta il suo lavoro per rinviare eternamente la scadenza.

Alla tessitura è legato il mito delle tre Moire: Cloto, la filatrice, aveva il compito di svolgere il filo della vita; Lachesi, assegnava quindi per ogni individuo una data lunghezza del filo avvolgendolo nel fuso; infine Atropo tagliava il suddetto filo al momento stabilito dalla sorte.

Un filo unisce i diversi momenti della vita e li riconduce al loro principio.

E il mito della sfida della giovane Aracne alla dea, sembra ricordare ai mortali che è pericoloso sfidare la potenza degli dei, delle forze archetipali che muovono il mondo. In molti miti greci – e non solo – il peccato di tracotanza (hybris) degli umani era sempre seguito da terribili punizioni da parte del divino. Tuttavia il mito ci parla anche di una trasformazione dell’incauta tessitrice in un piccolo insetto che ‘umilmente’, ma con infinita pazienza, continua a tessere le sue fortissime tele che a quanto pare nascondono – per l’uomo del terzo millennio – ancora molte inaspettate sorprese.