Torre di Pisa inclinata: è pericolosa secondo la fisica?

Il campanile della cattedrale di Santa Maria Assunta è diventata un’attrazione turistica a causa della sua pendenza, ma scopriamo insieme perché non rappresenta un pericolo.

Cominciamo dalla base

La costruzione del campanile cominciò nel 1173 e fin da subito fu chiaro che la torre non sarebbe rimasta diritta a lungo.
Infatti, i problemi strutturali non dipendono dalla conoscenza ingegneristica dell’epoca, ma piuttosto sono da ricercare nelle fondamenta della costruzione stessa.
Il territorio pisano, e in particolare la zona dove fu costruita la torre, ovvero la Piazza dei Miracoli, è caratterizzato da un terreno tipicamente alluvionale, in cui, principalmente a causa del fiume Auser, si alternano strati di sabbia e strati di argilla, rendendolo cedevole.

Infatti, il terreno sottostante la torre cedette già dopo la costruzione del terzo anello, per cui, nel tentativo di far riassettare il terreno e raddrizzare la torre, i lavori proseguirono solo dopo circa un secolo.

Nel 1275, quando i lavori ripresero, la struttura fu completata aggiungendo alla costruzione precedente altri tre piani e il campanile, tuttavia orientati con una curvatura opposta alla pendenza della torre per compensarne l’inclinazione.
Questa operazione fu però solo uno spiacevole tentativo di risolvere il problema, poiché non fece altro che far sprofondare la struttura nel terreno, fino a farle raggiungere un’inclinazione di circa 1,5°.

Tentativi di restauro

Nel 1990 la torre fu dichiarata per la prima volta in pericolo di crollo dopo aver raggiunto i 5,5° di inclinazione. La situazione migliorò solo dopo il restauro degli anni 2000, in cui furono collocati dei contrappesi lungo il lato nord della torre e furono istallati dei cavi che ne diminuirono l’inclinazione fino ad un valore inferiore ai 4°.

Questione di equilibrio

Ma perché la Torre di Pisa non cade?
Per rispondere a questa domanda è necessario fare rifermento ai concetti di equilibrio e baricentro.
Un corpo appoggiato è in equilibrio se la risultante delle forze che agiscono sul corpo è nulla e se la verticale che passa per il baricentro del corpo cade perpendicolarmente entro la base dello stesso corpo.

Ma cosa è il baricentro?

Possiamo pensare al baricentro come ad un punto geometrico in cui si immagina sia racchiuso l’intero peso di un corpo.
Tranne nei casi in cui l’oggetto è di densità omogena, per cui il baricentro diventa un punto posto pressoché al centro di simmetria dell’oggetto, nei corpi di forma irregolare e con densità non omogenea il baricentro non è posto esattamente al centro del corpo ma assume una posizione che varia in base alla densità e alla forma dell’oggetto considerato, in generale possiamo ipotizzarlo dove la massa dell’oggetto è più concentrata.

Nel caso della Torre di Pisa, quindi nel caso di un corpo con densità non omogenea, il baricentro è posto a 22,6 m dal piano di fondazione. Immaginando di tracciare una verticale perpendicolare al piano su cui giace la torre e passante per il baricentro, ci accorgiamo che cade entro la base di appoggio della struttura.
Questo significa che nonostante gli attuali 3,9° di inclinazione della torre, fin quando la verticale non si sposterà fuori dalla base di appoggio, quindi, fin quando l’angolo di inclinazione non supererà i 6°, la torre rimarrà in equilibrio.

Lo sapevi che…

La Torre di Pisa non è l’unica struttura non intenzionalmente inclinata al mondo e non è neanche quella con il maggior grado di inclinazione, ma il record lo detiene la torre di Suurhusen, in Germania, inclinata di ben 5,19°.

a cura di Alessia Milano