Cos’è quella vibrazione terrificante che può verificarsi in auto con i finestrini abbassati

Non tutti amano l’aria condizionata in auto. Così, anche con il caldo afoso e insopportabile di questi giorni, capita talvolta di viaggiare con i finestrini abbassati, completamente o quasi. Normalmente non accade nulla di anomalo, al di là dei fruscii che aumentano progressivamente con la velocità del veicolo. In alcune circostanze, tuttavia, può manifestarsi un fenomeno piuttosto inquietante, soprattutto per chi non lo ha mai sperimentato prima, che tende a verificarsi in particolar modo quando si abbassano anche i finestrini posteriori.

I fruscii si trasformano in pulsazioni, si inizia ad avvertire una strana pressione nelle orecchie — che tende a intensificarsi — e, soprattutto, sportelli e finestrini iniziano a vibrare in modo violento, ritmico e ripetuto, come se qualcuno li stesse scuotendo con forza. La sensazione è che possano rompersi da un momento all’altro. Diventa difficile persino parlare con i passeggeri accanto o sentirli, a causa del frastuono e del fastidio crescente alle orecchie. Questo fenomeno di fluidodinamica è noto come risonanza di Helmholtz, come spiegato dall'Università del Nuovo Galles del Sud. È caratterizzato dalla comparsa di una risonanza all’interno di una cavità — in questo caso l’abitacolo dell’automobile — che si trasforma in una vera e propria camera di risonanza.

Va detto che la risonanza di Helmholtz non si verifica sempre: occorre procedere a una certa velocità e abbassare i finestrini in modo specifico. Con le auto moderne, tuttavia, tende a manifestarsi più spesso rispetto ai modelli più datati, a causa dei recenti e attenti studi aerodinamici alla base del design. I flussi d’aria vengono gestiti sapientemente per consentire al veicolo di fendere l’aria nel modo più efficiente possibile — con vantaggi in termini di consumi ed emissioni — ma l’apertura dei finestrini può interrompere questi equilibri e generare potenti onde di pressione legate alla risonanza di Helmholtz.

Per capire meglio il fenomeno, è utile sapere cos'è la risonanza. Ogni oggetto o organismo tende a vibrare a una determinata frequenza naturale, legata alla propria struttura. Quando viene sottoposto a una forza o vibrazione che corrisponde a questa frequenza, entra in risonanza: la vibrazione viene amplificata, come spiega il portale specializzato physics-network.org. È il classico effetto del bicchiere di cristallo che vibra sempre più intensamente se esposto a onde sonore di frequenza adeguata, fino a rompersi. La risonanza può essere pericolosa, al punto da causare il crollo dei ponti: ecco perché, ad esempio, i soldati smettono di marciare in modo cadenzato sulle infrastrutture sospese e camminano normalmente.

Esistono vari tipi di risonanza e una di queste è proprio quella di Helmholtz, dal nome del fisico e medico tedesco Hermann von Helmholtz. Si verifica all’interno di una cavità in cui fluisce l’aria, come una bottiglia o, appunto, un’automobile in movimento. Per innescarla in una vettura, bisogna procedere a una certa velocità e con i finestrini aperti in una configurazione particolare. Non esiste un valore universale, perché il fenomeno è influenzato anche dalla specifica aerodinamica del veicolo: ogni modello ha il proprio “punto critico”. L’effetto è lo stesso che si verifica soffiando su una bottiglia aperta: ne deriva un suono grave, profondo — il classico "whooooo" — perché l’aria immessa fa vibrare la colonna d’aria interna, che agisce come una cassa di risonanza, amplificando la frequenza. Lo stesso principio viene impiegato nella progettazione degli strumenti musicali per ottenere suoni armonici. Allo stesso modo, bottiglie con volumi, lunghezze e diametri diversi producono suoni differenti. Questo accade perché i vortici generati dal soffio creano un’onda di pressione che spinge l’aria dentro e fuori dalla bottiglia.

Nella vettura — molto più grande di una bottiglia — il flusso d’aria, man mano che aumenta la velocità, genera onde di pressione sempre più intense. Queste causano la vibrazione e la sensazione di pressione alle orecchie associate alla risonanza. Dal punto di vista fisico, l’aria che entra nell’abitacolo fa aumentare la pressione interna, che poi tende a fuoriuscire. Questo continuo scambio determina un’oscillazione pressoria che può diventare molto violenta, fastidiosa e mandare nel panico chi non conosce il fenomeno. A seconda della velocità, della disposizione dei finestrini e delle caratteristiche aerodinamiche dell’auto, la risonanza può intensificarsi fino a superare una soglia oltre la quale il fenomeno si interrompe.

Naturalmente, non è il caso di superare i limiti di velocità per arrestare il fenomeno. Basta chiudere i finestrini o modificarne l’apertura (ad esempio abbassandoli del tutto), operazioni che alterano la configurazione della cavità e interrompono la risonanza, come sottolineato anche dal dottor Stephen Granade in un articolo pubblicato su Jalopnik.