Eli5 come fanno gli insetti a sopravvivere a uno schiaffo dell'uomo, una creatura gigantesca rispetto a loro

Sono molto piccoli e leggeri. Alla loro taglia, la materia di cui sono fatti è forte rispetto alle forze che deve sopportare (come la loro stessa inerzia). Ciò significa che è più probabile che rimbalzino piuttosto che rompersi.

È un po'come paragonare un medaglione di legno e una casa di legno colpita da una palla da demolizione. Il medaglione di legno rimbalzerà, forse ricevendo qualche scheggia mentre colpisce il suolo. La casa di legno viene cancellata.

Questo perché pochissima energia delle palle da demolizione è stata consegnata all'armadietto prima che rimbalzasse in modo innocuo, è stato molto facile da spostare. Nel frattempo l'inerzia stessa della grande casa le impediva di muoversi, mentre il materiale di cui era fatta non era abbastanza forte da resistere alla forza che l'avrebbe spostata. Quindi invece ha ceduto.

Supponendo che tu li stia schiaffeggiando in aria, la tua mano in movimento sta anche muovendo un muro d'aria davanti a sé. Il muro d'aria colpisce prima l'insetto e inizia a spingerlo in avanti. Ora stai cercando di schiaffeggiare qualcosa che si muove anche nella stessa direzione. Questo trasferisce meno forza che schiaffeggiare qualcosa rimanendo fermo.

Il muro d'aria può anche far soffiare l'insetto intorno alle tue mani, specialmente se l'insetto è piccolo.

Noterai che gli scacciamosche hanno dei buchi per impedire questo muro d'aria. È molto più facile scacciare gli insetti dall'aria con loro che con le mani.

Anche se in entrambi i casi, se li schiacci contro qualcosa di duro, non hanno dove andare e ottengono tutta la loro forza.

Una questione di scala.

La resistenza delle nostre ossa o degli esoscheletri (la “pelle”, se vogliamo) degli insetti dipende dalla la zona della loro sezione trasversale.

Le forze applicate durante il movimento, la caduta (o lo schiaffo), invece, dipendono dalla massa in gioco (dall'inerzia), cioè dalla volume.

Ma l'area e il volume non si ridimensionano allo stesso modo: l'area è proporzionale al piazza delle dimensioni, mentre per un volume è il cubo (terza potenza). Questa è solo geometria. Immagina che una formica abbia le dimensioni di un elefante. Tutte le sue dimensioni verrebbero moltiplicate all'incirca per qualcosa come 500, la forza delle sue gambe per 500^2=250.000 ma il suo peso per 500^3=125.000.000… e la povera bestia crollerebbe sotto il suo stesso peso. (Quindi niente formiche giganti al di fuori dei film di fantascienza.) E viceversa se riduci le dimensioni, un elefante delle dimensioni di una formica sarebbe ridicolmente sovradimensionato.

Questo è il motivo per cui gli elefanti hanno bisogno di gambe simili a colonne per camminare mentre i ragni, ad esempio, possono accontentarsi di quelli molto lunghi e sottili. E perché i bambini piccoli possono cadere senza farsi male gravemente mentre gli adulti possono rompersi un osso semplicemente scivolando. (C'è anche la questione delle ossa che agiscono come leve, quindi un altro effetto dimensionale, ma lo trascureremo. Funziona nella stessa direzione.)

Ora per lo schiacciamento in particolare, i corpi degli insetti sono racchiusi in una “pelle” molto dura ma in qualche modo elastica, una specie di armatura. E gli effetti dimensionali che ho descritto fanno sì che quando colpiscono qualcosa, un vetro di una finestra o la tua mano arrabbiata, le forze che agiscono su quell'armatura si diffondono su un'area molto più ampia, relativamente parlando, di quella a cui siamo abituati alla nostra stessa scala. Essendo sparsi i loro effetti sono lievi e l'insetto non si frantuma.

(Ci sono altri effetti dimensionali interessanti. L'acqua appare sempre più viscosa su piccola scala e l'organismo unicellulare che si può vedere al microscopio sta nuotando attraverso qualcosa che si comporta come la melassa. Ed è per questo che usano le ciglia per spingersi e non le pinne.)

Come altri hanno già sottolineato, alla scala di un insetto, gli esoscheletri sono in realtà durevoli. Inoltre, la forza di tutta la tua mano viene trasferita a malapena a quell'insetto che entra in contatto solo con una piccola parte del tuo palmo.

Dipende di che tipo di “schiaffo” stiamo parlando.

L'insetto è seduto su un muro e tu lo schiaffeggi: l'insetto si “schiaccia”, perché lo stai sbattendo contro il muro. La tua forza di schiaffo è molto più grande di quella che l'insetto può sopportare.

L'insetto è nell'aria o sul terreno e lo schiaffeggi via: l'insetto è così leggero che l'aria che sposti schiaffeggiandolo lo allontanerà. Confronta schiaffeggiare un palloncino attaccato al muro con schiaffeggiare un palloncino in aria.