Scienza&Giochi: Pressione!

Benvenuti in questa nuova esplorazione scientifica applicata al mondo dei giochi!
Oggi parleremo della pressione, di come la superficie di contatto alteri l’effetto delle forze e di come questo si applichi al combattimento!

Il concetto di pressione

L’immagine del fachiro è un classico per spiegare la pressione: tra le attività tradizionali di questi mistici orientali c’è la meditazione su un letto di chiodi. Come fa il fachiro a non essere trafitto?
Il trucco è che i chiodi sono molto fitti e la superficie che il fachiro espone ai chiodi è molto ampia: quindi egli sta esercitando una forza importante, ma una piccola pressione!

La pressione è definita come il rapporto tra la forza applicata e l’area su cui viene distribuita:

P = F / A

dove “P” è la pressione, “F” è la forza applicata e “A” è l’area su cui questa si distribuisce.

Questo significa che, a parità di forza, una superficie più piccola genera una pressione maggiore.
È proprio questo principio che spiega perché una punta trapassa un’armatura con più facilità rispetto a una mazza, che invece distribuisce l’energia su un’area più ampia.

Pressione estrema: dagli abissi allo spazio

Nel mondo reale, i fluidi nei quali siamo immersi (che siano acqua o aria) effettuano una pressione su di noi dovuta all’altezza del fluido sopra la nostra testa e alla sua densità, cioè alla massa di un determinato volume di quel fluido (l’acqua è mille volte più densa dell’aria, infatti ci schiaccia dopo pochi metri).
Ci sono situazioni in cui la pressione è estremamente alta o estremamente bassa, con effetti drastici su strutture e materiali:

• Sottomarini negli abissi oceanici: A grandi profondità, la pressione dell’acqua aumenta enormemente. I sottomarini devono essere progettati con scafi rinforzati in leghe speciali per resistere a pressioni che possono superare i 1000 bar (circa 100 MPa). Se una struttura non è adeguatamente rinforzata, viene rapidamente schiacciata dall’enorme peso dell’acqua sovrastante.
• Navi spaziali nel vuoto: Al contrario, nello spazio la pressione è praticamente nulla. I veicoli spaziali devono essere sigillati ermeticamente per evitare che la pressione interna dell’aria spinga verso l’esterno, rischiando di causare cedimenti strutturali o la fuoriuscita dell’atmosfera vitale per gli astronauti. Senza una struttura resistente, gli sbalzi di pressione possono risultare fatali.

Questi esempi mostrano come la pressione possa avere un impatto devastante su materiali e strutture, e lo stesso principio si applica alle armature medievali e alle armi che le affrontavano.

Armi e armature

Una parte importante del rapporto tra armi e armature nel combattimento medievale è dato dalla capacità delle prime di penetrare le seconde.
Le Armi da Taglio concentrano la forza sul bordo tagliente, ma normalmente non riescono a penetrare protezioni metalliche e possono essere bloccate anche da armature tessili di buona qualità: risultano invece le più devastanti sulla pelle scoperta.
Le Armi da Punta concentrano invece la forza su superfici piccolissime, mettendo a rischio anche la protezione di una cotta di maglia e, in alcuni rari casi, delle parti più sottili di piastre. Anche in assenza di armature, colpi di punta sono spesso considerati più pericolosi di quelli da taglio perché hanno una maggiore probabilità di raggiungere gli organi vitali.
Le Armi da Botta, infine, hanno spesso delle superfici di contatto piccole (di solito punte o piccole escrescenze sulla testa di martello) per massimizzare la penetrazione, per quanto il loro scopo primario sia quello di destabilizzare il bersaglio con un trauma da impatto.

Energia e pressione: due modi di vedere lo stesso problema

Un altro approccio utile è considerare la relazione tra energia e pressione. Se una freccia colpisce un’armatura con una certa energia cinetica, la sua capacità di perforarla dipende da quanta di questa energia viene concentrata su una piccola superficie.

La formula dell’energia cinetica:

E = 1/2 m v^2

ci dice che, aumentando la velocità “v”, l’energia cresce in maniera quadratica. Questo spiega perché i proiettili di alcune armi a distanza abbiano spesso una probabilità di perforare le armature comparabile o superiore rispetto ad un colpo in mischia. Se combiniamo questa energia con una punta particolarmente acuminata, la pressione risultante è elevatissima e la probabilità di perforazione aumenta notevolmente.

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