Immaginate un oggetto sospeso nell’aria, privo di appoggi visibili, che gira su se stesso con moto costante e silenzioso; la sola energia che lo alimenta proviene dalla luce, sia essa quella del sole o la fiamma tremolante di una candela.
Chiunque assistesse per la prima volta a questo spettacolo, senza conoscere i principi che lo governano, potrebbe credere di trovarsi dinanzi a un prodigio o a un incantesimo. Eppure la realtà, come spesso accade, supera la fantasia. Questo oggetto esiste, si chiama motore di Mendocino, e la sua danza levitante rappresenta una delle più affascinanti applicazioni dell’elettromagnetismo e dell’energia fotovoltaica.
Il nome dell’invenzione trae origine dalla contea di Mendocino in California, dove l’inventore Larry Spring realizzò il primo esemplare funzionante, sebbene l’idea originaria di un motore a commutazione ottica risalga al lontano 1962, quando Daryl Chapin dei laboratori Bell descrisse in un kit sperimentale il concetto di una macchina in cui le celle solari alimentano direttamente le bobine del rotore.
La versione perfezionata da Spring, tuttavia, aggiunse un elemento decisivo: la levitazione magnetica, che eliminava quasi ogni attrito e conferiva al dispositivo l’apparenza di un corpo fluttuante nello spazio. Osservando il motore da lontano, non si scorgono i tradizionali cuscinetti meccanici; il rotore poggia soltanto su una punta metallica da un lato, mentre dall’altro viene sostenuto dalla repulsione di magneti permanenti. Il risultato è una macchina che gira con una scorrevolezza mai vista, capace di raggiungere velocità prossime alle mille rotazioni al minuto sotto un sole splendente.
La struttura del dispositivo rivela una semplicità ingegnosa. Un albero orizzontale reca alle estremità due anelli magnetici, e un blocco centrale di forma poliedrica – a quattro, sei od otto facce – ospita altrettante celle solari, ciascuna collegata a una piccola bobina di rame avvolta attorno al nucleo.
Alla base del telaio si trova un magnete di neodimio, molto potente, la cui azione attraversa l’intero assemblaggio. Quando la luce colpisce una delle celle, questa genera una debole corrente elettrica (dell’ordine di 0,1 Watt) che percorre la bobina corrispondente, producendo a sua volta un campo magnetico indotto. L’interazione tra questo campo indotto e il campo fisso del magnete basale genera una forza – la cosiddetta forza di Lorentz – che spinge la bobina lateralmente. Il rotore comincia così a girare, portando una nuova cella sotto la fonte luminosa, la quale eccita la bobina successiva, e il ciclo si ripete. La rotazione si autoalimenta finché la luce non viene meno.
L’aspetto che maggiormente colpisce l’osservatore è la levitazione. Secondo il celebre teorema di Earnshaw, nessuna combinazione di magneti permanenti può garantire una levitazione stabile in tutte le direzioni, perciocché le forze magnetiche repulsive tendono sempre a far scivolare via il corpo sospeso.
I costruttori di motori Mendocino aggirano questo limite mediante un espediente ingegnoso: la punta dell’albero viene conficcata in una piccola sfera metallica che poggia su una superficie dura, come un vetro o una pietra dura, mentre i magneti di levitazione, posizionati alle estremità dell’albero e sulla base, mantengono il rotore in equilibrio nella direzione verticale e orizzontale. In tal modo, l’unico contatto fisico si riduce a un punto minuscolo, quasi privo di attrito, e la pseudo‑levitazione consente al rotore di librarsi con una libertà sorprendente. Non si tratta di una vera sospensione senza contatto, ma l’effetto visivo è così simile che chi guarda fatica a credere che esista un appoggio nascosto.
Chi si avvicina a questo dispositivo per la prima volta ne rimane ammaliato. Non produce rumore, non emette calore sensibile, soprattutto non consuma combustibili.
Sembra quasi che il movimento sia generato dal nulla, e in questo risiede la sua magia.
Tuttavia, la potenza erogata è estremamente modesta; non è certo destinato a sostituire i motori elettrici industriali, né a produrre energia in quantità significative. La sua funzione, piuttosto, è quella di un modello didattico di straordinaria efficacia, capace di illustrare i principi dell’elettromagnetismo, della conversione fotovoltaica e della meccanica senza attrito. In un’aula scolastica o in un laboratorio, un motore di Mendocino che gira sotto la luce di una lampada da tavolo vale più di mille pagine di formule.
Non mancano le applicazioni più originali. Alcuni ricercatori hanno proposto di utilizzare una variante del motore, dotata di cuscinetti superconduttori, per realizzare pompe o dispositivi di circolazione in ambienti criogenici. Altri lo hanno impiegato come affascinante complemento d’arredo, un oggetto da esposizione che coniuga estetica e tecnologia.
Persino una semplice candela da tè può fornire energia sufficiente a mantenerlo in rotazione, e gli appassionati di elettronica amano costruirne versioni in kit, scegliendo materiali pregiati e rifiniture artistiche. Il piacere di vederlo girare in una stanza illuminata dal sole pomeridiano è un piccolo piacere che la nostra epoca ipertecnologica non dovrebbe disdegnare.
La lezione che questo motore ci trasmette va oltre la tecnica. Ci ricorda che l’energia della luce può essere catturata e trasformata in movimento senza bisogno di intermediari complessi, e che l’attrito – il grande nemico di ogni macchina – può essere ridotto a tal punto da diventare trascurabile.
Il motore di Mendocino offre un esempio luminoso di come la semplicità delle idee possa generare risultati stupefacenti. La sua danza silenziosa, sospesa nell’aria, invita a guardare il mondo con occhi diversi, a cercare la bellezza anche in un apparato scientifico, a non smettere mai di stupirsi.
Chi osserva questo spettacolo per la prima volta trattiene il fiato. Il rotore, come sospinto da una mano invisibile, accelera gradualmente fino a diventare un cerchio sfocato di luce riflessa. Poi, se la fonte luminosa viene allontanata, rallenta e infine si ferma, tornando immobile come un oggetto inanimato. Ma basterà riavvicinare la lampada, o aprire le imposte al sole, perché la magia ricominci. Non c’è segreto, non c’è inganno. C’è solo la fisica, che si rivela nella sua forma più elegante.
E, forse, un pizzico di meraviglia che nessuna equazione potrà mai cancellare.
RVSCB
Bibliografia
K&J Magnetics, “Pseudo Levitation with Magnets”, online, [https://www.kjmagnetics.com/
Supermagnete, “Motore Mendocino”, online, [https://www.supermagnete.it/
Elektor Magazine, “Review: Assemble your own Mendocino Solar Motor”, 28 maggio 2020, [https://www.elektormagazine.
Elektor Magazine, “Assembling the Mendocino Motor Kit”, 5 giugno 2023, [https://www.elektormagazine.
Wikipedia, “Mendocino motor” (versione archiviata del 6 maggio 2016), [https://web.archive.org/web/
Berger, K., Boufatah, F., Menana, H. et al., “Solar electric motor on superconducting bearings: design, producing and potential applications”, HAL, 2016, [https://hal.halpreprod.
