Perché in accelerazione le ruote girano al contrario?

Non so tu Billy, ma io da piccolo passavo le ore guardando fuori dal finestrino in auto e ho dovuto aspettare di imbattermi nella teoria dei segnali per trovare una risposta a questo dilemma.

Cominciamo con precisare qualcosa: la domanda è mal posta, ovviamente la ruota non gira in senso antiorario, quella è solo la nostra percezione. L'effetto ha un nome specifico, wagon-wheel effect (effetto ruota di carro, dovuto alla massiccia presenza dell'effetto nei film western in cui le ruote dei carri in pellicola subivano l'effetto).

L'occhio umano (di cui abbiamo ampiamente parlato qui) è uno strumento limitato, che ha delle prestazioni misurabili (ovviamente la misura non è precisa e varia di soggetto in soggetto).

In particolare sappiamo che in media la frequenza con la quale l'occhio acquisisce un'immagine è di 30 Hz, ovvero di 30 "fotogrammi" al secondo, proprio come la maggior parte degli smartphone in circolazione.

Il teorema del campionamento di Nyquist-Shannon

Perché ti sto parlando di frequenza? Perché due simpatici signori, Harry Nyquist e Claude Shannon, sono riusciti a determinare la frequenza minima alla quale deve essere campionato ("misurato") un segnale affinché esso possa essere ricostruito senza errori. In particolare essa è pari al doppio della frequenza massima del segnale che si vuole misurare.

Quando questo teorema non viene rispettato si verifica il fenomeno dell'aliasing, ovvero alcuni segnali si sovrappongono e vengono interpretati in maniera erronea.

L'effetto ruota di carro

Cosa c'entra questo con la ruota?

Faccio finta che tu non mi abbia fatto questa domanda Billy. Sei un essere socialmente inutile.
Se la ruota gira ad una velocità tale da superare la metà della frequenza di campionamento dell'occhio umano (o di una videocamera, l'effetto è infatti più marcato nel video in apertura) cominciano ad essere interpretati in maniera erronea.

Ci saranno delle particolari frequenze per cui la ruota sembrerà girare al contrario, altre per cui sarà più lenta fino a vederla quasi ferma.

Ora che conosci il meccanismo, puoi divertirti a far girare ruote come se non ci fosse un domani in questa simpatica applicazione.