Consideriamo per semplicità uno solo dei tubi, e la barchetta come un corpo di massa M inizialmente fermo che si possa muovere praticamente senza attrito nell’acqua; quest’ultima ipotesi è molto plausibile date le basse velocità in gioco. Ad ogni ciclo (riscaldamento – vaporizzazione - espulsione dell’acqua – condensazione del vapore – risucchio di altra acqua) viene risucchiato in uno dei tubi un cilindretto di acqua: diciamo una massa m di acqua molto più piccola della massa della barchetta. Seguiamo le vicende di quel cilindretto: vi sono tre fasi.

Prima fase: le due masse sono ancora separate.

Seconda fase: il cilindretto di acqua entra nel tubo e scorre in esso verso la caldaia. La chiave per comprendere cosa succede è il fatto che il baricentro del sistema cilindretto-barchetta deve restare fermo: questo è un altro modo di esprimere il principio della conservazione della quantità di moto di un sistema isolato. In questa fase la barca si muoverà all’indietro, e  continuerà a muoversi durante tutto il tempo nel quale l’acqua, scorrendo nel tubo, si muove verso la caldaia, in modo che il baricentro del sistema resti fermo.

Terza fase: il cilindretto di acqua arriva nella caldaia e lì si ferma. A questo punto l’impulso dell’acqua che viene comunicato alla caldaia  ferma la barca: l’energia cinetica dell’acqua viene spesa per fermare il moto all’indietro della barca.

Se la barca è in movimento, nulla cambia. La condizione precedente diventa: il baricentro del sistema deve conservare lo stesso stato di moto.

Ma allora: perché il motoscafino ha un moto netto verso l’avanti? Risposta: a bordo della barca vi è una fonte di energia. L’energia termica della fiamma si trasforma in una “spinta” dell’acqua verso l’esterno con una quantità di moto (una velocità) molto maggiore della quantità di moto diretta in senso contrario (una velocità) che si ha nella fase di aspirazione vista sopra.

In realtà, se si trattiene con una mano, fermo nell’acqua, il motoscafino mentre il motore sta funzionando, si sente un leggero tremolio con una debole componente all’indietro.  La massa dell’acqua aspirata ad ogni ciclo è di gran lunga minore della massa della barca.

Chi scrive ha sperimentato a lungo con questi motoscafini, e ne ha costruiti  di nuovi. Questi giocattoli pongono altri due problemi interessanti. Il primo: la membrana metallica flessibile che chiude superiormente la caldaia, ha funzione puramente acustica – fare un rumore che ricordi quello di un motore a scoppio – o è essenziale per il  funzionamento del motore? La risposta è che non è essenziale.

Nella fotografia di uno dei motoscafi costruiti da chi scrive, la caldaia è costituita da un tubo di rame ripiegato in due spirali cilindriche parallele. Il motoscafo funziona egregiamente. Il secondo problema, più interessante: perché sono necessari due tubi in uscita?

motore alternativo a vapore che si conosca che non ha parti in movimento. Funziona secondo un ciclo che è esattamente quello di tutte le macchine classiche con caldaia, cilindri, stantuffi, condensatore. La domanda: cosa impedirebbe di costruire un motore di questo tipo abbastanza grande da essere utilizzato su una barca vera? Sono stati fatti tentativi?

Chiudiamo con la citazione di alcuni siti interessanti su questi motoscafini.

Vendita motoscafini via rete:

http://www.laboutiqueduperenoel.com/jouetsdecollection/jouets-de-collection_4.php

Trattazione su wikipedia, molto esaurtiente:

http://fr.wikipedia.org/wiki/Moteur_pop-pop

Sito dell’associazione dei motori pop pop:

http://www.bateau-popop.com/le_site/le_site_3.html

l'Association des Amis des Moteurs Pop-Pop (AAMPP)
La Droguerie du Marine
66 Rue George Clémenceau
35400 Saint Servan sur Mer
France

(L’associazione conta circa 200 membri)

Un sito con molti link:

http://www.nmia.com/~vrbass/pop-pop/