Gli arcieri Chiara Rebagliati, Mauro Nespoli, Federico Musolesi e Alessandro Paoli rappresentano l’Italia alle gare di tiro con l’arco dei Giochi Olimpici di Parigi 2024. Disciplina dalle origini antichissime, presente in miti e racconti (chi non conosce Robin Hood?), oltre a far parte del programma olimpico è anche uno degli otto sport scelti per la prima edizione dei Giochi Paralimpici di Roma del 1960. Di tutti gli sport olimpici è l’unico che consente agli atleti con disabilità di gareggiare assieme agli arcieri “normodotati”; tra gli atleti ad aver preso parte sia ai giochi paralimpici che a quelli olimpici ci sono la neozelandese Neroli Fairhall e la nostra connazionale Paola Fantato. Anche il famoso maratoneta Abebe Bikila, dopo essere rimasto paralizzato a seguito di un incidente d’auto, si cimentò nel tiro con l’arco partecipando ai Giochi paralimpici di Heidelberg nel 1972.

Nel continente asiatico vive un arciere forse meno famoso di Nespoli e Musolesi ma non per questo meno abile; si trova in estuari e mangrovieti di molti fiumi, non usa l’arco per scagliare i suoi dardi ma la bocca e le sue frecce sono getti d’acqua: il pesce arciere! Per l’esattezza sono sette specie tutte appartenenti al genere Toxotes, parola che in greco vuol dire proprio arciere e allude alla abilità che rende unici questi pesci. I toxotidi, infatti, si nutrono di insetti che vivono al di fuori dell’acqua: una volta che ne hanno individuato uno, lanciano un getto d’acqua dalla bocca per abbattere l’ignara preda e nutrirsene. Un pesce arciere adulto riesce a colpire con precisione millimetrica insetti che si trovano anche un paio di metri sopra l’acqua. Questo metodo gli consente di nutrirsi sfruttando una nicchia ecologica preclusa ad altri pesci, evitando così di entrare in competizione.

Per lungo tempo questo sistema di predazione ha lasciato perplessi gli scienziati: il getto d’acqua scagliato dai toxotidi, infatti, ha una potenza superiore a quella che i suoi muscoli sono in grado di sviluppare. Molti ricercatori hanno provato a risolvere il mistero finché nel 2012 un interessante studio dell’Università degli Studi di Milano ha svelato il segreto di questo animale (Vailati Alberto, Zinnato Luca, Cerbino Roberto. (2012). How Archer Fish Achieve a Powerful Impact: Hydrodynamic Instability of a Pulsed Jet in Toxotes jaculatrix. PloS one. 7. e47867. 10.1371/journal.pone.0047867). I ricercatori hanno infatti scoperto che il pesce arciere non ha alcun organo deputato a sputare getti d’acqua, ma sfrutta le leggi della fluidodinamica per creare quello che è, a tutti gli effetti, un proiettile. Semplificando molto, quello che accade è questo: il getto d’acqua scagliato dal pesce è composto da una gran quantità di molecole d’acqua. Quelle che si trovano nella parte iniziale dello spruzzo inizieranno a decelerare prima di quelle che le seguono, le quali a loro volta decelereranno prima delle successive, e così via. In questo modo la parte finale del getto d’acqua raggiunge quella iniziale, provocando un accumulo della massa d’acqua e creando così il proiettile. Il tutto avviene ovviamente in una frazione di secondo, ma ciò è sufficiente a consentire al pesce arciere di abbattere gli insetti senza avere, di fatto, i muscoli per farlo!

Ma non è tutto! Quando Chiara Rebagliati scenderà in pedana e scoccherà le sue frecce, non si dovrà preoccupare di tener conto della rifrazione, ossia della deviazione che un’onda come la luce subisce quando entra in acqua. La velocità di propagazione di qualsiasi onda, infatti, cambia quando passa da un mezzo ad un altro (nel nostro caso dall’aria all’acqua) e quindi l’onda stessa subisce una deviazione. Questo fa sì che l’insetto appaia al pesce arciere non solo in una posizione diversa da quella reale, ma anche con forma e dimensioni distorte; diversi studi hanno dimostrato come il pesce arciere sia in grado di tenere conto di questo fenomeno e ad aggiustare la traiettoria dei suoi proiettili nel modo corretto.

Avendo avuto il piacere di conoscere il professor Vailati, autore dello studio dell’Università degli Studi di Milano, grazie a questo splendido pesce ho capito un fatto molto importante ma spesso trascurato. Purtroppo, nelle nostre scuole la fisica viene di frequente insegnata come un insieme di formule e teoremi asettici da memorizzare e finisce così per essere una materia detestata. Nella realtà la fisica è una disciplina molto interessante e uno strumento molto utile anche per chi non è interessato alla materia in sé: basti pensare che quello sul pesce arciere è uno studio di biologia pervaso dalla fisica. Come era solito ricordare il professor Vailati, sta agli insegnanti trovare gli esempi giusti per rendere affascinante la fisica anche a chi ha altri interessi.