Questo articolo è inserito in "Vortici e Turbolenze"

I pesci non hanno braccia come i nuotatori; i pesci non hanno un motore come i sottomarini; eppure nuotano perfettamente in linea retta a velocità impensabili. Come fanno?

La loro tecnica è fantastica e sfrutta una legge ben conosciuta in fisica: la conservazione della quantità di moto. Tuttavia, la sfruttano in modo diverso e più "sottile" di quanto si legga su Internet. Infatti, normalmente, si dice che muovendo la coda spostano acqua e la reazione a ciò è che ricevono una spinta in avanti. Una spiegazione un po' troppo semplificata che non tiene in conto tutte le fasi di contatto tra pesce e acqua e ancora meno la formazione di vortici in quest'ultima.

Oltretutto se fosse solo dovuta al movimento della coda il pesce riceverebbe solo una piccola componente  nella direzione del moto e ben più grande lateralmente. Ciò lo farebbero andare a zig zag, un po' verso destra e un po' verso sinistra. In realtà, il gioco tra acqua e pesce e ben più raffinato e perfetto e avviene essenzialmente  a causa dei vortici che il pesce induce nell'acqua che gli scorre lateralmente. No, non abbiate paura... non descriverò la dinamica dei vortici che è decisamente complessa, ma mi limiterò a darne una spiegazione facilitata, comunque ben più vicina alla realtà di quanto si legga normalmente.

Prima di passare al pesce, consideriamo un pesce rigido, incapace di deformarsi: un sottomarino.

Consideriamo la Fig. 1.

Il sottomarino è in movimento grazie ai motori e quindi vede scorrere l'acqua lungo i suoi fianchi. Immaginiamo l'acqua come formata da piccole celle e vediamo cosa succede a ogni singola cella. Nella parte destra dello scafo, queste celle, strisciando contro lo scafo, sono indotte a ruotare in senso orario, mentre quelle di sinistra in senso antiorario. Queste celle "rotolano" indietro e formano un flusso di acqua composto da vortici.

Vediamo come agiscono questi vortici.

Essi formano una "popolazione" che induce l'acqua ad andare in avanti e ogni cella aiuta in questo aiutando la cella laterale a mantenere questo moto. Qualcuno potrebbe dire: "perfetto! l'acqua spinge il sottomarino in avanti". Eh no, cari amici! Da chi è stato indotto questo moto? Dal sottomarino e dall'acqua. In poche parole il flusso fa parte dello stesso sistema sottomarino-acqua. Qual era la quantità di moto prima della formazione dei vortici? Un certo vettore diretto in avanti. La creazione di vortici e del flusso finale che questi producono hanno portato via quantità di moto rispetto alle condizioni iniziali. La quantità di moto appartenente al flusso è un vettore diretto in avanti e, di conseguenza, al sottomarino è rimasta una quantità di moto diretta in avanti che è MINORE di quella iniziale.

Vortici e sottomarino fanno sempre parte dello stesso sistema ma sono separati tra loro, come le palle da biliardo che pur separate devono conservare la quantità di moto prima dell'urto reciproco. In poche parole, il sottomarino rallenta e deve procedere utilizzando i motori. Un nuotatore, ad esempio, usa le braccia per mantenere una certa velocità, gettando realmente l'acqua verso la parte posteriore e causando una quantità di moto diretta in senso inverso a quella di avanzamento. Per conservarla, il nuotatore guadagna in quantità di moto. Ma i pesci non hanno braccia... e le pinne laterali servono solo a stabilizzare la creatura.

Ed ecco allora il piccolo-grande capolavoro della Natura.

Il pesce muove la pinna caudale in modo oscillatorio, un colpo verso destra e uno versa sinistra. Cosa vuole ottenere in questo modo? Molto semplice e ingegnoso: incanalare il vortice di acqua dalla parte che vuole lui. La Fig. 2 ci illumina a riguardo.

La cella di destra scorre lungo il fianco del pesce  ed è costretta ad andare a sinistra. Quella di sinistra, invece, sarà incanalata a destra. La situazione finale sembra identica a quella del sottomarino, ma non lo è affatto. Il flusso che si crea con questo movimento oscillatorio ha fatto sì che le rotazioni dei vortici si siano invertite rispetto a prima. Come al solito, le celle si aiutano tra loro e, questa volta, la direzione del flusso tende ad allontanarsi dal pesce. Ciò vuol dire che la quantità di moto trasferita al flusso deve essere compensata da quella del pesce in modo da mantenere quella totale. Per far ciò il pesce è "costretto" ad andare più velocemente in avanti.

Non ho certo preteso di dare una spiegazione tecnicamente perfetta, dato che siamo entrati nel campo dei vortici, ma abbiamo comunque fatto un passetto in più verso la realtà dei fatti e abbiamo sicuramente rivalutato le capacità dei pesci!