I ritardi sulle linee ferroviarie sono un fenomeno quotidiano ed anche abbastanza fastidioso: la fisica che c’è dietro è la stessa che spiega perché non dobbiamo usare il phon nella vasca da bagno.
Quante volte ti sarà capitato di arrivare in stazione di corsa temendo di perdere il treno per finire a guardare col fiatone il tabellone degli orari e apprendere che il tuo treno è in ritardo di 120 minuti?
Se oltre che dallo sconforto ti sei fatto prendere più volte dalla curiosità di capire il motivo dietro una tale sciagura, allora sei nel posto giusto.
Di treni che bazzicano le nostre stazioni ce ne sono di tante tipologie: treni merci, treni ad alta velocità, treni regionali e molti altri.
Attualmente le principali sorgenti di energia utilizzate per alimentare i treni sono due: il diesel e l’elettricità. Concentriamo per adesso la nostra attenzione sulla seconda.
Come funziona un treno elettrico?
Un treno elettrico capta l’energia necessaria dalla rete elettrica per contatto fra il cavo aereo che sovrasta la rete ferroviaria, chiamato catenaria, e il pantografo, ovvero la struttura metallica attaccata al treno che di fatto trasferisce la corrente dalla rete elettrica alla locomotiva. L’energia elettrica viene successivamente trasformata in energia meccanica dal motore, che mette in rotazione le ruote.
Se abbiamo capito come a grandi linee viene messo in moto un treno elettrico, facciamo un passo più in profondità e affrontiamo il concetto di corrente elettrica.
Cos’è la corrente elettrica?
La corrente elettrica, come suggerisce il nome stesso, possiamo immaginarla come un flusso, un corso d’acqua. È sostanzialmente un fiume al quale è stata sostituita l’acqua con delle cariche elettriche.
Cosa sono le cariche elettriche?
Le cariche elettriche possiamo immaginarle come delle particelle piccolissime che si dividono in due grandi famiglie, molto simili fra loro: le particelle che hanno tatuato sul petto il segno “+” fanno parte della famiglia delle cariche positive, quelle che hanno tatuato sul petto il segno “-” fanno parte invece della famiglia delle cariche negative.
Le cariche positive e negative hanno comportamenti esattamente identici fra loro, ma opposti. Per fare un esempio, se una carica positiva si dovesse trovare da sola in montagna essa inizierebbe a correre ad una certa velocità verso valle, mentre una carica negativa (sempre da sola!) correrebbe con la stessa velocità di quella positiva preferendo come direzione quella che porta alla cima.
Quindi un insieme di tante cariche dello stesso segno che corrono nella stessa direzione prende il nome di corrente elettrica, ed è letteralmente ciò che mette in moto tutti i dispositivi elettrici che ci circondano, dalle lampadine agli ascensori passando per i cellulari fino appunto ai treni.
Le cariche non sanno però correre nello spazio aperto, hanno sempre bisogno di una strada, un po’ come l’acqua che scorre in un tubo. Per questo abbiamo bisogno di parlare di circuiti elettrici.
Cos’è un circuito elettrico? E a cosa serve?
Un circuito elettrico è letteralmente la strada che tutte le cariche elettriche di uno stesso segno sono obbligate a percorrere, formando di fatto la corrente elettrica. Un circuito può essere complesso a piacere in base allo scopo per il quale è stato progettato, andando dal semplice filo metallico attaccato ad una batteria ed a una lampadina fino ai complessi impianti elettrici domestici.
Malfunzionamenti di un circuito elettrico
La peggior cosa che può succedere ad un circuito elettrico è sicuramente andare in cortocircuito. Un cortocircuito si verifica quando il filo di fase, che rappresenta un polo del circuito, entra in contatto con il filo neutro, l’altro polo del circuito. Ciò può essere favorito dall’usura dei cavi o delle guaine protettive e/o dal contatto del circuito con l’acqua in caso di pioggia (ed ecco perché bisogna evitare di usare il phon nella vasca).
Ciò che avviene fisicamente quando si verifica un cortocircuito è lo scorrimento di un’altissima intensità di corrente elettrica nel circuito che per evitare ulteriori sovraccarichi e danni maggiori al sistema “scatta”, ovvero entra in funzione il cosiddetto salvavita che apre il circuito fermando il flusso di corrente.
Principale causa del ritardo dei treni
Nella maggior parte dei casi quando un treno è in forte ritardo il motivo è legato, come spesso sentiamo annunciare dallo speaker in stazione, a guasti alla linea elettrica.
Quindi i treni a diesel fanno meno ritardo di quelli elettrici?
L’elettricità nel mondo dei trasporti su ferro non serve solo ad alimentare i treni elettrici, bensì ad azionare i passaggi a livello, a permettere le comunicazioni con il centro di controllo, a permettere il funzionamento dei sensori di rilevamento della posizione dei treni e tante altre azioni che nella frenesia del quotidiano passano inosservate sotto i nostri occhi.
Quindi no, i treni a diesel non fanno meno ritardo dei treni elettrici. La principale causa di ritardo dei treni è dovuta ai guasti alla rete elettrica, che riguarda tutte le tipologie di treni più o meno alla stessa maniera.
Insomma, non possiamo più fare a meno della corrente elettrica al giorno d’oggi e quando qualcosa non funziona più come dovrebbe ci arrabbiamo inermi davanti agli eventi. Possiamo però consolarci scoprendo la fisica che c’è dietro il quotidiano, che muove il mondo da millenni e continuerà a farlo.
Lo sapevi che…
Il treno, collegandosi alla rete elettrica, crea di fatto un circuito e i suoi due poli sono uno in aria e uno sui binari. Il motivo per il quale non si resta folgorati toccando il treno o i binari è che il polo sui binari è “messo a terra” e permette alla corrente di circolare nel terreno piuttosto che nel nostro corpo.
a cura di Nicola Salvemini
