Fisica quotidiana: come funziona la gomma da cancellare?

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gommaE’ un oggetto semplicissimo eppure la fisica che lo fa “funzionare” non è banale (la Fisica, a dire il vero, non lo è mai!). Andiamo per gradi.

La mina della matita è fatta di grafite, cioè atomi di carbonio disposti in foglietti appoggiati uno sopra l’altro, tipo lasagna, in modo che quando la punta sfiora una superficie ruvida, come la carta, si “esfolia” lasciando  una traccia. La carta è un materiale fibroso  quindi ci sono degli spazi vuoti: alcune particelle di grafite si appoggiano su di essa e altre cadono più in profondità come una pallina che si perde fra gli scogli. Particelle e fibre di carta sono debolmente legate tra loro dalle forze di Van der Waals, che si stabiliscono a livello molecolare fra zone cariche positivamente e zone cariche negativamente.

La gomma è fatta di morbido vinile cioè un materiale che deve sbriciolarsi durante lo sfregamento perché altrimenti la polvere di grafite rimossa rimarrebbe appiccicata alla gomma, che diverrebbe nera e quindi subito inutilizzabile. Infatti se appoggiate la gomma sulla carta senza strofinare ma premendo leggermente, buona parte del tratto sparisce dalla carta e si sposta sulla gomma. Ma il segreto è far sì che la gomma si sbricioli!

Quando cancelliamo le due superfici a contatto (carta e gomma) si strofinano una sull’altra e l’energia meccanica si trasforma in energia termica, cioè in calore (che si disperde e va ad aumentare l’entropia dell’Universo).

Durante lo strofinamento, la gomma si sbriciola e si appiccica alle particelle di grafite grazie alle “solite” forze di Van der Waals che però tra gomma e grafite risultano più intense di quelle fra grafite e carta. Dopo lo strofinamento se vedete che sulla carta rimane ancora una traccia di matita, significa che sono rimaste particelle di grafite incastonate nelle fibre, più in profondità.

E la gomma per cancellare la penna? Quando ero alle elementari la detestavo: era blu e fortemente abrasiva e il tatto di penna veniva tolto, certo, ma lasciava anche un bel buco sulla carta. In altre parole: le forze di Van der Waals non ce la facevano a staccare l’inchiostro che si “fondeva” con le fibre e l’unico modo per rimuovere il tratto era “grattarlo” per attrito.

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