Guanti-piastre che consentiranno a una persona di muoversi lungo una parete verticale. La realtà morde ma non striscia: Spider-Man nella vita reale Wall climbers
© ISTOCK
Molte lucertole, come i gechi, hanno la notevole capacità di arrampicarsi facilmente su superfici verticali. Questo processo ha affascinato gli scienziati per molti anni, ma è solo di recente che hanno capito come funziona.
Una più chiara comprensione del principio di funzionamento dei cuscini sulle zampe del geco ha dato agli specialisti la speranza che una copia esatta di questi cuscini potesse sostenere il peso di una persona.
Ma c'era un altro problema che doveva essere risolto con questi "guanti da geco": il problema della distribuzione uniforme del peso. Il peso di una persona appesa deve essere distribuito in modo tale che non si verifichi alcuna tensione critica in nessun cuscino che possa causare una reazione a catena e distruggere l'intero sistema. Un gruppo di ricercatori guidati dall'ingegnere di Stanford Ethan Hawkes ritiene di aver risolto questo problema. Hanno sviluppato un legante secco chiamato PDMS che contiene nanofibre che sembrano peli di geco. Sono allineati quando il guanto si sposta lungo la superficie e la presa con la superficie aumenta a causa dell'attrazione elettromagnetica risultante. Allo stesso tempo, il guanto si "stacca" facilmente dalla superficie quando viene scosso perpendicolarmente al suo piano.
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Guardando nei film e sulle pagine dei fumetti come uno qualsiasi dei nostri eroi compie azioni supereroiche con l'aiuto dei suoi superpoteri, prima o poi tutti si pongono la domanda: come si comporterebbe se avesse poteri soprannaturali a sua disposizione. Cosa ti piacerebbe? Corri come Flash? Vola come Superman? Senti e ti senti come Daredevil? O strisciare sui muri come Spider-Man?
E qui la scienza spietata viene in soccorso. Prende a calci un fan dei supereroi sognante per descrivere in dettaglio come tali abilità funzionano con la fisica della vita reale. Barry Allen ucciderebbe chiunque cercasse di salvare. Clark Kent mangerebbe milioni di insetti ogni giorno. Matt Murdock può diventare immediatamente sordo o avvelenato. Ma Peter Parker oscillerebbe enormi, delle dimensioni di racchette da tennis, mani.
Secondo i calcoli degli scienziati dell'Università di Cambridge, Spider-Man, in grado di attaccarsi ai muri, sembrerà piuttosto strano. Per sostenere il peso di un maschio adulto, i palmi devono avere un diametro di un metro ei piedi devono essere di 145 misure di scarpe europee. Resta solo da immaginare come sembrerebbe Tobey Maguire con tali arti.
« Se una persona volesse arrampicarsi sul muro come un geco, avrebbe bisogno di enormi zampe appiccicose. Numero di scarpe: 145 europee o 114 americane", afferma Walter Fiderle, autore senior del Dipartimento di zoologia di Cambridge.
L'autore dei calcoli originali, il dottor David Labont, osserva: “ All'aumentare delle dimensioni dell'animale, la superficie del corpo in volume diminuisce. Una formica ha una superficie molto ampia ma un volume molto ridotto, mentre un elefante ha un volume e una superficie ridotta.».
« Per questo motivo, le creature di grandi dimensioni che tentano di arrampicarsi su superfici verticali hanno problemi. Più grandi e pesanti sono gli animali, più forti devono aderire, ma hanno meno superficie corporea per i polloni. In questo modo si può calcolare la taglia massima di un animale capace di attaccarsi. E prenderemo un geco".
Ma c'è un'altra soluzione al problema: aumentare la viscosità. Questa alternativa è preferita dagli animali le cui dimensioni e peso superano le dimensioni delle loro zampe appiccicose. Quindi forse Spider-Man non dovrà combattere i criminali con enormi sacchi di patate invece di pugni e sci invece di piedi, dopo tutto.
Durante un lungo e travagliato episodio della vita di Peter Parker Saga dei cloni l'eroe ha dovuto affrontare le conseguenze di una maggiore viscosità. Cain, uno dei cloni di Spider-Man creato dal folle genetista Jackal, ha acquisito la capacità di "cauterizzare" la carne umana, proprio perché le sue mani si sono incastrate troppo.
Quindi, se vuoi essere Spiderman in vita reale, non stupirti se ti guardano come un mostro, anche senza mascherina. Se l'evoluzione sceglie la prima opzione, invece di braccia e gambe otterrai pinne. Se il secondo, al primo tentativo di salvare una persona, è probabile che gli strapperai la pelle.
Gli scienziati non hanno ancora fretta di capire come una persona produrrebbe una rete nella vita reale.
Gli scienziati sono riusciti a creare un dispositivo che consente a una persona di arrampicarsi su pareti di vetro a strapiombo. Il modello era la lucertola geco, che si muove facilmente lungo le superfici verticali.
I ricercatori hanno scoperto che l'incredibile capacità del geco di rimanere su superfici scivolose è spiegata dall'effetto van der Waals - le forze emergenti dell'interazione intermolecolare, che sono abbastanza sufficienti per sostenere il peso dell'animale anche se corre a testa in giù. Questa caratteristica della divertente lucertola è stata la base della nuova invenzione.
Gli specialisti della Stanford University, con l'assistenza del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti, hanno creato una versione funzionante di un dispositivo con cui una persona può arrampicarsi su superfici ripide come un geco, anche se molto, lentamente.
In effetti, il nuovo sviluppo sono le piastre che vengono fissate alle mani con l'ausilio di speciali cinghie. Ciascuna delle placche messe sulla mano è collegata da cavi con un supporto speciale, progettato per il piede. Su ognuna di esse ci sono 24 lastre delle dimensioni di un francobollo, ricoperte di peli del loro speciale polimero di silicio polidimetilsilossano. Questo materiale è un analogo completo dei peli sulle zampe di un geco. Con una forte pressione sulla superficie, le piastre si attaccano saldamente ad essa e la persona non scivola via, anche se tenuta su una mano.
Il dispositivo è stato testato su uno degli studenti laureati. Un giovane del peso di 70 kg ha scalato facilmente una parete di vetro fino a un'altezza di 3,5 metri. Tutto quello che doveva fare era "staccare" a turno le mani con le piastre fissate e riorganizzarle sempre più in alto. Le gambe sono state sollevate da cavi contemporaneamente alle braccia. Per trasferire la lastra, è stato sufficiente che lo studente laureato alleviasse leggermente la pressione su di essa.
Nel prossimo futuro, gli scienziati finalizzeranno il sistema, che renderà più agevole il processo di arrampicata. Finora, con l'aiuto delle placche, puoi scalare solo pareti asciutte e lisce. Ma nel prossimo futuro, dotato di tali lastre, sarà possibile superare muri ruvidi.
Le innovative piastre per guanti che possono trasformare chiunque in un vero Spider-Man non sono le uniche nel loro genere. In precedenza abbiamo parlato di guanti per la comunicazione espressiva al buio.
DARPA, come parte del programma Z-Man, ha dimostrato una persona che si arrampica su una parete di vetro con guanti che imitano le zampe di un geco. Lo sviluppo del velcro, che ti permette di strisciare lungo i muri come, è stato portato avanti dagli americani per diversi anni.
Uno scienziato della US Advanced Research Projects Agency (DARPA) del peso di circa 98 kg con un carico aggiuntivo di 23 kg è salito a un'altezza di 25 metri senza l'uso di attrezzature da arrampicata, ad eccezione dei guanti con un rivestimento microstrutturato polimerico sviluppato presso il Draper Laboratory di Cambridge , Massachusetts. Questo è affermato sul sito ufficiale di DARPA.
L'attrezzatura per l'arrampicata non è cambiata radicalmente da molto tempo. Gli strumenti principali per l'arrampicata sono ancora una corda e una scala.
L'agenzia statale DARPA, tradizionalmente impegnata nello sviluppo militare, ha lanciato il programma Z-Man per creare attrezzature per l'arrampicata verticale di ispirazione biologica da normali materiali da costruzione.
Poiché i migliori scalatori del mondo animale sono i gechi, si è deciso di prendere spunto da loro. La natura non è estranea: è stata a lungo oggetto di copia. Queste lucertole possono strisciare su un'ampia varietà di superfici, comprese quelle lisce, grazie alle ventose sulle loro zampe.
La forza di sollevamento della ventosa consente al geco di tenere il suo corpo mentre è appeso a un dito. La punta di un geco è composta da minuscole setole lunghe 100 micron e con un raggio di 2 micron. Ogni setola, a sua volta, è composta da centinaia di altri pennelli di circa 200 nanometri di diametro che aderiscono letteralmente alla superficie.
Come il geco, il nuovo guanto utilizza le forze di van der Waals per attaccarsi a superfici verticali lisce. Gli esseri umani sono, ovviamente, più pesanti di un geco. Uno dei primi problemi che i ricercatori hanno riscontrato nel processo di creazione dei guanti di aspirazione è stato il ridimensionamento. Se un normale geco pesa 200 grammi, la media è di 75 chilogrammi. Affinché una persona possa muoversi sulle superfici allo stesso modo di una lucertola, avrà bisogno di una trazione sufficiente. Per fare ciò, DARPA ha aumentato la superficie dei guanti.
SU questo momento i guanti che utilizzano tessuto artificiale sembrano cuscini appiattiti che non sono molto comodi da usare. Ma non dimenticare che questa è una delle prime versioni del prodotto. Modelli più avanzati appariranno sicuramente in futuro.
L'arrampicata su parete sta diventando sempre più popolare oggi, soprattutto perché in molti sono installati muri artificiali palestre e altri spazi chiusi. Le lezioni su una parete del genere portano molte emozioni positive e anche i futuri alpinisti sono preparati per vere salite. Come scalare le pareti in modo corretto e sicuro?
Come imparare ad arrampicarsi sui muri
Inizia con l'attrezzatura: procurati vestiti comodi e stivali speciali, prenditi cura di corde affidabili e altre attrezzature. Ascolta il briefing sulla sicurezza, scegli un istruttore affidabile. Avvicinandoti al muro, cerca al suo interno la piattaforma di supporto appropriata, mettici dentro il piede sinistro. Afferrando le prese sopra la testa, muovi il corpo verso l'alto. Per spostare la gamba sinistra più in alto, metti la mano sulla gamba destra. In questo modo l'equilibrio viene raggiunto e mantenuto più facilmente che con un semplice movimento del piede in direzione di un qualsiasi punto disponibile. Continua a sollevare, appoggiandoti costantemente sulle gambe (dx-sx), ricorda: usiamo di più le gambe, meno le braccia. Le tue mani torneranno utili per fornire ulteriore supporto. Tieni sempre la mano sopra la testa sulla presa, così rimarrai sul muro quando perdi l'equilibrio. Ricorda: ogni presa viene presa a mano correttamente immediatamente, senza successive intercettazioni.
Imparare a scalare le pareti, familiarizzare gradualmente con nuove tecniche, aumentare la resistenza, l'agilità e la forza, padroneggiare nuovi tipi di movimenti costruiti sull'equilibrio dinamico, spostato o statico. Non dimenticare di tenere conto del proprio peso e altezza, che, di norma, influenzano la scelta di una particolare tecnica e metodo di esecuzione dei movimenti. Diciamo che è comodo per uno strisciare lungo i muri, tendendo le dita e le braccia, alzando le gambe per assumere una posizione comoda e da lì eseguire lentamente e con calma le intercettazioni necessarie. L'altro preferirà saltare dalla parte inferiore delle gambe e stabilizzare istantaneamente la sua posizione, senza spendere ulteriore forza per sollevare le gambe alla ricerca di una piattaforma di appoggio adeguata.
Come camminare sui muri in modo professionale
È molto importante imparare a mantenere l'equilibrio. È impossibile capire come utilizzare correttamente la piattaforma di appoggio senza padroneggiare la sensazione del proprio baricentro, senza la capacità di posizionare correttamente il corpo e le gambe per raggiungere l'equilibrio statico, senza le capacità di trasferire il baricentro a al centro della piattaforma di supporto. Per padroneggiare queste abilità, esercizi come strisciare senza mani su un muro positivo o arrampicarsi alla cieca aiuteranno. Per cominciare, avvicinati semplicemente a un muro verticale e, mentre occupi una posizione o un'altra, prova a sentire la posizione del tuo centro di gravità in questo momento. Senti quali movimenti non sconvolgeranno l'equilibrio e quali inevitabilmente sposteranno l'equilibrio in una caduta.
Come camminare sui muri, come per terra? Questo è impossibile senza padroneggiare tecniche come girare la bandiera e il ginocchio, la torsione e la capacità di eseguire giri del corpo. Padroneggiando queste e altre tecniche di arrampicata, sarai in grado di utilizzare un numero significativo di posizioni di equilibrio dinamico e statico, che diversificheranno i tuoi movimenti sul supporto e poi sul muro.
