La fisica del quadruplo Axel di Ilia Malinin alle Olimpiadi: come fa a ruotare così velocemente

L'esibizione del pattinatore Ilia Malinin alla Milano Ice Skating Arena ha lasciato tutti a bocca aperta. Se il primo weekend di gare ha regalato all'Italia una storica medaglia di bronzo nella prova a squadre, gli occhi del mondo sono rimasti incollati sul fenomeno statunitense. Malinin non solo ha sfoggiato il suo marchio di fabbrica, il quadruplo Axel (4 giri e mezzo, il salto più difficile in assoluto), ma ha anche eseguito un salto mortale all'indietro (backflip), una mossa proibita dal 1976 al 2024.

Il pattinaggio di figura, che affonda le sue radici nell'antichità, unisce la grazia del balletto con acrobazie in aria e giravolte sul ghiaccio. Gli atleti in scena questi giorni alle Olimpiadi Invernali di Milano-Cortina girano come trottole a velocità altissime eppure non perdono mai l'equilibrio e non hanno giramenti di testa, alla base delle loro performance ci sono anni di allenamento ma anche trucchetti che coinvolgono la fisica e la biologia.

Il quadruplo Axel e il salto mortale all’indietro vietato da 50 anni

L'Axel eseguito da Ilia Malinin durante la finale del pattinaggio a squadre è un concentrato di talento, allenamento e fisica. Si tratta di una tipologia di salto che viene eseguito partendo direttamente dalla lama. I salti del pattinaggio artistico infatti si differenziano per la prima parte, ovvero il passo con il quale ci si stacca dal ghiaccio, mentre le fasi di volo e atterraggio hanno sempre le stesse caratteristiche. Appena dopo essersi staccati da terra si cerca di raggiungere una posizione più "chiusa" possibile in modo da mantenere la velocità del salto e da poter effettuare più giri. Si stringono le braccia al petto e si tiene la gamba sinistra sovrapposta alla destra. L'atterraggio avviene sul filo esterno della lama della gamba destra, scivolando indietro.

A differenza degli altri salti che partono all'indietro, l'Axel parte in avanti. Questo costringe l'atleta a compiere una rotazione extra di mezzo giro per atterrare all'indietro. Un "quadruplo" Axel è quindi in realtà un salto da 4,5 rotazioni.

Per eseguire un gesto tecnico di questo livello, il pattinatore deve saltare abbastanza in alto da garantirsi il tempo di volo necessario a completare le rotazioni e, contemporaneamente, generare una velocità di rotazione elevatissima. L'atleta deve possedere un'ottima forza muscolare esplosiva, ma deve anche essere leggero e compatto per ridurre al minimo la resistenza all'inerzia. Il segreto meccanico risiede nella gestione del momento angolare. Appena staccato dal ghiaccio, Malinin richiama gambe e braccia al corpo in una frazione di secondo: riducendo il proprio "diametro", la velocità di rotazione aumenta. Negli Stati Uniti si ipotizza che sia solo una questione di tempo prima di vedere realizzato il salto quintuplo, un traguardo ai limiti della biomeccanica umana.

Oltre alla complessità dell'Axel, Malinin – soprannominato "Quad God" o il re dei quadrupli – ha riportato in competizione un elemento acrobatico vietato per quasi cinquant'anni: il salto mortale all'indietro, o backflip. Eseguito per la prima volta dall'americano Terry Kubicka nel 1976, fu bandito poco dopo dalla federazione internazionale (ISU) per motivi di sicurezza (rischi per il collo all'atterraggio) e perché considerato privo di valore tecnico nel pattinaggio di figura. Nel 2024 la regola è stata rimossa permettendone il ritorno in pista, dopo l'ultima esecuzione nel 1998.

La fisica dietro il pattinaggio su ghiaccio: il momento angolare

Quando un pattinatore inizia a girare su se stesso come una trottola, avrete sicuramente notato che la sua velocità cambia in base alla posizione delle braccia. Qui entra in gioco la fisica, e in particolare il principio di conservazione del momento angolare.

Il momento angolare (L) è una grandezza vettoriale che, in parole semplici, "misura" il potenziale di rotazione di un corpo. Si calcola con questa formula: L = Iω. Dove:

• I (momento d'inerzia): rappresenta la resistenza del corpo a cambiare la sua velocità di rotazione. Dipende da come è distribuita la massa rispetto all'asse di rotazione: più braccia e gambe sono lontane dal corpo (quindi "larghe"), più il momento d'inerzia è grande e difficile da far girare.
• ω (velocità angolare): è semplicemente quanto velocemente gira il pattinatore.

Dato che il momento angolare deve rimanere costante, le due grandezze I e ω sono inversamente proporzionali. Quando il pattinatore chiude le braccia al petto, riduce il suo momento d'inerzia. Per compensare e mantenere L invariato, la fisica "costringe" la velocità di rotazione ad aumentare.

Perché i pattinatori non hanno giramenti di testa?

Normalmente, il nostro equilibrio è gestito dal sistema vestibolare situato nell'orecchio interno. È qui che vengono monitorati la posizione della testa, la sua velocità e l'orientamento nello spazio. Il labirinto vestibolare è formato da tre canali semicircolari che percepiscono tre tipi di movimenti rotatori: annuire (su e giù), scuotere la testa (destra e sinistra) e inclinarla lateralmente. All'interno di questi canali si trova un liquido, l'endolinfa, che si sposta seguendo i movimenti del capo. L'endolinfa scorre fino a una camera ricoperta di cellule sensoriali dotate di microscopiche "ciglia" sulla sommità (le stereociglia). Quando il liquido le piega, queste inviano segnali elettrici al cervello per informarlo del movimento. Il sistema è poi strettamente collegato alla vista, permettendoci di coordinare equilibrio e sguardo.

Perché ci gira la testa? Quando ruotiamo su noi stessi e poi ci fermiamo di colpo, l'endolinfa continua a muoversi per inerzia all'interno dei canali, inviando al cervello un messaggio errato: "stai ancora girando!". Questo crea un conflitto sensoriale tra le orecchie (che sentono il movimento) e gli occhi (che vedono che siamo fermi), causando la vertigine.

I pattinatori e i ballerini, invece, evitano questo meccanismo con due metodi. Innanzitutto, anni di allenamento. Il cervello dei pattinatori impara a ignorare i segnali di confusione che arrivano dall'orecchio interno. Studi scientifici hanno dimostrato che le aree del cervello che gestiscono questi segnali diventano meno attive negli atleti, creando una sorta di "filtro" contro le vertigini.

Il secondo metodo è la gestione dello sguardo. I ballerini usano lo "spotting". Mentre il corpo ruota, la testa rimane ferma su un punto fisso il più a lungo possibile, per poi girare di scatto e ritrovare subito lo stesso riferimento.

I pattinatori, invece, girano troppo velocemente per poter usare questa tecnica con 7/8 rotazioni e il record registrato nella storia di 342 giri al minuto (RPM). Per loro entra in gioco il controllo del nistagmo optocinetico. Per capire questo meccanismo, pensate a quando guardate il paesaggio scorrere veloce dal finestrino di un treno. Gli occhi agganciano un oggetto (un albero, un palo), lo seguono finché sparisce dalla visuale e poi scattano indietro velocemente per "agganciare" il successivo con un movimento ritmico e involontario. I pattinatori allenano il cervello a controllare questo riflesso e appena finiscono la trottola forzano lo sguardo a fissare immediatamente un punto fermo.

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