Bambini curiosi: perché la seta del ragno è così facile da rompere quando è presumibilmente più forte dell'acciaio?

Professore di Comunicazione della Scienza e Chimica, Università di Hull

Mark Lorch non lavora, non fa consulenza, non possiede azioni o riceve finanziamenti da qualsiasi società o organizzazione che trarrebbe beneficio da questo articolo e non ha rivelato alcuna affiliazione rilevante oltre alla sua nomina accademica.

L'Università di Hull fornisce finanziamenti come membro di The Conversation UK.

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Come fa la seta del ragno a rompersi così facilmente se è più resistente dell'acciaio? - George, dieci anni, Hethersett, Regno Unito.

Grazie per la domanda, George: la risposta semplice è che la seta del ragno si rompe facilmente perché è davvero, davvero, davvero sottile. Un filo nella tela di un ragno da giardino è largo solo 0,003 millimetri: è più di 20 volte più sottile di un capello.

Ma ci sono ancora alcune questioni che dobbiamo districare, per vedere quanto è resistente la seta del ragno, rispetto all’acciaio.

L'acciaio è un materiale chiamato lega, il che significa che è una miscela di metalli. Il metallo principale nell'acciaio è il ferro. Altri metalli vengono aggiunti al ferro, a seconda di cosa vuoi che faccia l'acciaio.

Ad esempio, coltelli e forchette sono realizzati in acciaio inossidabile che non arrugginisce. Per fare questo mescoleresti ferro e cromo.

Ma forse vuoi un acciaio che sia davvero resistente in modo da poterne realizzare edifici e gru. Quindi, dovresti mescolare il ferro con un carico di metalli diversi tra cui titanio e vanadio.

Ma ci sono acciai ancora più resistenti. La tua bici potrebbe essere costruita con qualcosa chiamato acciaio Maraging ed è realizzata con ferro, nichel, cobalto, molibdeno, titanio e alluminio.

La seta è un materiale molto diverso dall'acciaio. In realtà sono proteine, le stesse sostanze di cui sono fatti i capelli e le unghie.

Usiamo l'acciaio per diversi lavori e anche i ragni usano la seta per ogni genere di cose. E proprio come il nostro acciaio, i ragni hanno bisogno di sete diverse per i diversi lavori.

Diamo un'occhiata al comune ragno da giardino europeo: questa adorabile creatura tesse bellissime tele rotonde, utilizzando due tipi di seta.

I raggi della rete sono realizzati in seta dragline. Questo è forte e leggermente elastico, il che significa che è buono per realizzare i principali supporti per il web.

Il resto della rete è realizzato in seta per bandiere, che è meno resistente ma molto elastica, quindi è molto efficace nell'assorbire lo shock quando una mosca enorme si schianta contro la rete.

Ma il campione costruttore del mondo dei ragni è il ragno corteccia di Darwin. Produce enormi tele, delle dimensioni di un tavolo da cucina.

A volte vengono appesi agli alberi con fili di seta che si estendono attraverso i fiumi. Per assicurarsi che queste tele rimangano al loro posto, il ragno utilizza fili di seta super resistenti.

Ora, ho fatto alcuni calcoli, basandomi su ciò che gli scienziati sanno sulla resistenza di questi diversi materiali, per confrontare gli acciai con le tele di ragno e vedere quanto sono resistenti.

Immagina di avere un filo di ciascun materiale, spesso circa un millimetro, ovvero più o meno la larghezza della testa di uno spillo. Chi potrebbe appendersi a loro prima che si rompessero?

Il più debole è il filo di seta della bandiera: una bambina di dieci anni potrebbe probabilmente dondolarsi su un filo di questo, ma niente di più pesante.

Poi c'è l'acciaio ad alta resistenza che andrebbe bene se ci pendesse uno scimpanzé.

La seta della dragline sosterrebbe un piccolo adulto, come Spiderman.

La seta del ragno della corteccia di Darwin è la prossima: si romperebbe se qualcosa di molto più grande di un panda tentasse di arrampicarsi su di essa.

E infine, un gorilla starebbe benissimo appeso a un filo di acciaio maraging spesso un millimetro.