La connessione tra fisica e surf è sempre stata fortissima, pensate solo a quanti centri di ricerca esistono sulla costa ovest degli USA e quanti studenti in fisica, chimica e ingegneria praticano quotidianamente il surf in quelle zone. È facile quindi trovare siti e persino trattati sulla fisica del galleggiamento e dello scivolamento delle tavole da surf. Dai tempi dei primi hawaiani che cavalcavano le onde con enormi e pesanti tavole di legno alle tavole supertecnologiche di oggi, molto più piccole, leggere e maneggevoli, la fisica ha sempre guidato l'innovazione tecnica e svolto un ruolo fondamentale in questo sport.

Per quanto riguarda la domanda riguardante il galleggiamento, applichiamo pedestremente il principio di Archimede: "un corpo immerso in un fluido riceve una spinta dal basso verso l'alto pari al peso del volume di liquido spostato".

Proviamo a scrivere qualche numero ragionevole:

peso surfista: 80 Kg

peso surf: 5 Kg (max)

altezza surf: 3 m

larghezza surf: 0,8 m diciamo 1 m

spessore surf: 0,05 m

densità H₂O: 1000 Kg/m3 (l'acqua di mare solo poco di più, 1025 Kg/m3 a causa del sale)

il volume della tavola, presumendo che sotto il peso del surfista sia quasi totalmente sommersa, è quindi 3 x 1 x 0,05 = 0.15 m³.

Il peso del volume d'acqua spostato: v x d = 0,15 m³ x 1000 Kg/m³ = 150 Kg.

Al peso del surfista aggiungiamo il peso della tavola, 80 + 5 = 85 Kg, quindi la spinta che determina il galleggiamento se la tavola è sommersa per gran parte del suo spessore è ben superiore al peso del surfista e della tavola. Evidentemente in realtà si determina un equilibrio tra pesi in gioco e spinta idrostatica, per cui sicuramente se il surfista pesa meno di 150 Kg la tavola non sarà completamente sommersa dal livello dell'acqua.

Non ho messo il dato della densità della tavola perché dipende dalla fabbricazione, ma avendo fatto surf recentemente con una tavola da principianti (3 metri di lunghezza) so che non pesa più di 5 Kg. La densità dei materiali utilizzati per la costruzione delle tavole, cioè le resine poliuretaniche, strati di plastica, resine epossidiche e fibre di vetro, è molto minore di quella dell'acqua, dato che questi materiali includono molti vuoti. Ciò consente di ridurre notevolmente le dimensioni delle tavole moderne rendendole molto più maneggevoli. Per migliorare le prestazioni di scorrimento sulla superficie dell'acqua vengono poi usate delle resine indurenti che consentono la formazione di uno strato di massima scorrevolezza sull'acqua.

Detto questo, nonostante il conforto della fisica che ci dimostra come sia possibile stare in piedi su una tavola da surf, ti assicuro che prima di riuscirci devi praticare parecchio...

Riferimenti:

Erin Grimley, La fisica del surf, http://www.blackmagic.com/ses/surf/papers/physicsgrm.html

Una precedente domanda sulle velocità dei surf sull'acqua sul sito Ulisse, Windsurf e velocità critica

Inoltre vari siti che parlano di fisica e surf, o anche solo di surf

Surf physics

La forza di galleggiamento

Surf project: Tipi di tavole

The physics of surfing