Ученые из Тренто разработали новую теорию скорости распространения трещин при сходах лавин

Un nuovo approccio per ricavare la velocità limite di una frattura che genera valanga: il nuovo studio di UniTrento TRENTO\ aise\ - Il crack può essere supersonico? La frattura che innesca una valanga può propagarsi a una velocità superiore a quella limite prevista dalla teoria classica? La questione fa discutere la comunità scientifica. Infatti, secondo alcuni studi numerici e sperimentali, il crack potrebbe propagarsi in modo supersonico, altri lavori propongono invece un'interpretazione diversa. Il problema nasce dal fatto che il manto nevoso viene spesso assimilato a un materiale omogeneo, per cui la velocità limite di riferimento è ben identificabile, mentre in realtà è costituito da strati con proprietà meccaniche differenti. Quali sono allora i fattori che limitano la velocità di propagazione del crack in un materiale multistrato? È qui che si colloca l’ultima ricerca di Nicola Pugno, professore ordinario di Scienza delle Costruzioni al Dipartimento di Ingegneria civile, ambientale e meccanica dell’Università di Trento. Che propone un nuovo approccio teorico per ricavare la velocità limite di crack valanghivi. “I risultati analitici mostrano una chiara transizione tra un regime dominato dallo strato di neve che si distacca e uno dominato dallo strato debole o la sua interfaccia in cui la fessura si propaga. In presenza di uno strato debole o di una sua interfaccia più rigide, il crack può sentire una rigidezza locale maggiore di quella globale, e apparentemente viaggiare a velocità globalmente supersonica pur rimanendo localmente subsonico. Ciò riconcilia almeno parzialmente le interpretazioni diverse presenti in letteratura per le valanghe e si basa su una lunghezza energetica caratteristica precedentemente introdotta in letteratura per spiegare i due regimi che erano già emersi numericamente”, spiega Pugno. I risultati del suo studio sono stati pubblicati come Matter of Opinion (che è una breve lettera scritta da un esperto del settore anche su sfide di ricerca correnti) in Matter, rivista internazionale del gruppo Cell, con il titolo “Sub-Rayleigh or supershear crack propagation in snow avalanches?”. “Il mio approccio rappresenta un breve contributo analitico, basato su un lavoro numerico pionieristico di colleghi meccanici, che spero possa contribuire a gettare maggior luce su una questione non banale e che certo richiede ancora approfondimenti teorici, numerici e sperimentali. In sostanza la nuova teoria dovrebbe consentire di meglio capire se e quando una valanga ha le condizioni, per esempio per tipo di strati e massa, per poter propagare un crack supersonico o meno” commenta Nicola Pugno. Ma perché è utile sapere se il crack corre a una velocità supersonica? “Un rilascio di energia particolarmente rapido può essere ancora più catastrofico, e andrebbe considerato anche nel progetto delle strutture che la massa di neve può impattare, come paravalanghe e edifici a rischio”, afferma Pugno. Il contributo di Pugno ha rilevanza, in prospettiva, anche per migliorare la capacità di prevedere con sempre maggiore precisione possibili valanghe, il loro fronte e le diverse caratteristiche. “Le incertezze nelle leggi costitutive della neve, che non sono peraltro elastiche lineari, unite alla natura multistrato del manto nevoso, hanno imposto questo approccio e richiedono lo sviluppo di ulteriori quadri teorici, numerici e sperimentali”. (aise)