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174. 4 Lorenz e 1 Lorentz

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Durante i primi anni di università non avevo fatto caso alla “t” che distingue il danese Lorenz dall’olandese Lorentz e pensavo che lo scienziato che aveva proposto il Gauge di Lorenz fosse la stessa persona conosciuta per le sue ricerche sull'elettromagnetismo e per le trasformazioni di Lorentz (e alcune ipotesi sulla contrazione dei corpi in movimento) che furono utilizzate successivamente da Albert Einstein per la descrizione dello spazio-tempo nella formulazione della Relatività Ristretta.
Nell'ambito della teoria di gauge, il Gauge di Lorenzè una scelta dei potenziali del campo elettromagnetico tali da soddisfare una determinata condizione, detta appunto condizione di Lorenz. Questa condizione ha la proprietà di essere Lorentz invariante e di rispettare i gradi di libertà forniti dalle trasformazioni di gauge:
se i potenziali soddisfano la condizione di Lorenz si dice che essi appartengono al gauge di Lorenz.

Cercherò di spiegarlo in altre parole.

Nella Relatività Ristretta, le trasformazioni di Lorentz sono trasformazioni di coordinate tra due sistemi di riferimento inerziali che permettono di descrivere come varia la misura del tempo e dello spazio quando l'oggetto della misura è in moto uniforme rispetto all'osservatore ed inoltre (dati 2 osservatori in moto uniforme tra di loro) misurando un oggetto in moto con una particolare velocità si ottiene lo stesso risultato in entrambi i casi.
Nel caso della Teoria della Relatività Ristretta, questo valore indicato con cnelle equazioni delle trasformazioni, è la velocità della luce.
La Relatività Galileiana può essere ottenuta come caso particolare, facendo tendere all’infinito il valore di c.
  


 
Furono scoperte e pubblicate per la prima volta da Woldemar Voigt (1887) e Joseph Larmor (1897). Nel 1905, Henri Poincaré, il famoso matematico francese, battezzò queste trasformazioni in onore del fisico e matematico olandese Hendrik Antoon Lorentz, il quale aveva pubblicato la propria versione finale nel 1904.
Nel 1905, Poincaré fu il primo a riconoscere che le trasformazioni di Lorentz hanno le proprietà di un Gruppo Matematico.

Lorentzscoprì nel 1900 che le trasformazioni hanno la fondamentale proprietà di preservare le equazioni di Maxwell e questo ha come fondamentale conseguenza che la velocità delle onde elettromagnetiche nel vuotoè la stessa in tutti i sistemi inerziali. Egli credeva nell'ipotesi dell'etere; fu Albert Einstein, sviluppando la Teoria della Relatività Ristretta, che diede un appropriato fondamento alla sua applicazione.

L’equazione di Lorentz–Lorenz mette in relazione l’indice di rifrazione di una sostanza con la sua polarizzabilità (cioè la tendenza di una distribuzione di carica elettrica, quale la nuvola elettronica di un atomo o una molecola, a modificare la sua posizione originaria per l'effetto di un campo elettrico esterno).


Gli altri 3 Lorenz sono invece noti per i loro studi in differenti ambiti.
 

Otto Max Lorenz (1880 – 1962) è stato un economista statunitense, noto per aver messo a punto uno studio che descrive le disparità di reddito da cui prende il nome la "curva di Lorenz" introdotta solo nel 1912 grazie al libro chiamato “The Elements of Statistical Method” e spesso utilizzata per rappresentare la distribuzione del reddito.
La percentuale delle famiglie è tracciato sull'asse x, la percentuale di reddito sull'asse y.

Può anche essere usato per mostrare la distribuzione dei beni. In tali condizioni, molti economisti ritengono che si tratti di una misura di disuguaglianza sociale.


L'area compresa tra la curva così definita e la retta di equidistribuzione è detta area di concentrazione e può essere utilizzata come base per la definizione di appositi rapporti di concentrazione, come ad esempio l'indice di Gini spesso usato per misurare la diseguaglianza nella distribuzione del reddito o anche della ricchezza.
È un numero compreso tra 0 ed 1.
Valori bassi del coefficiente indicano una distribuzione abbastanza omogenea, con il valore 0 che corrisponde alla pura equidistribuzione, ad esempio la situazione in cui tutti percepiscono esattamente lo stesso reddito.
Valori alti del coefficiente indicano una distribuzione più diseguale, con il valore 1 che corrisponde alla massima concentrazione, ovvero la situazione dove una persona percepisca tutto il reddito del paese mentre tutti gli altri hanno un reddito nullo.
 

Konrad Zacharias Lorenz (Vienna, 7 novembre 1903 – Altenberg, 27 febbraio 1989) è stato uno zoologo ed etologo austriaco.
Nel 1973 gli viene assegnato il Premio Nobel per la medicina e la fisiologia per i suoi studi sulle componenti innate del comportamento e in particolare sul fenomeno dell'imprinting nelle oche selvatiche.

Come sempre una trattazione esaustiva si può trovare nell’apposita pagina di Wikipedia, l'enciclopedia libera.

Posso solo consigliare, tra i tanti libri scritti, “E l'uomo incontrò il cane” (1950), che come quasi tutte le sue opere, tratta del comportamento degli animali, in questo caso, appunto, dei cani.





 

Edward Norton Lorenz (West Hartford, 23 maggio 1917 – Cambridge, 16 aprile 2008) è stato un matematico e meteorologo statunitense noto per essere stato il pioniere della teoria del caos ed aver scoperto gli attrattori strani.
Lorenzcostruì un modello matematico dell'aria che si muove nell'atmosfera terrestre. Con tale modello Lorenz iniziò a studiare le precipitazioni e si rese conto che non sempre i cambiamenti climatici erano prevedibili. Minime variazioni dei parametri iniziali del modello a dodici equazioni di Lorenz producevano enormi variazioni nelle precipitazioni.

La dipendenza così marcata con i parametri iniziali prese il nome di effetto farfalla.

Lorenz esplorò la matematica che stava alla base del modello e nel suo articolo Deterministic Nonperiodic Flow descrisse un sistema di equazioni relativamente semplice che dava come risultato un'infinita serie di soluzioni di estrema complessità che mostravano una sensibile dipendenza dai dati iniziali.
Questo sistema prese il nome di attrattore di Lorenz e fu il primo esempio di un sistema di equazioni differenziali a bassa dimensionalità in grado di generare un comportamento complesso.

Attrattore di Lorenz


 

Ludvig Lorenz       (1829-1891) -     fisico danese

Hendrik Lorentz    (1853-1928) -     fisico olandese

Max O. Lorenz       (1876-1959) -     economista statunitense

Konrad Lorenz      (1903-1989) -     etologo austriaco

Edward N. Lorenz(1917-2008) -     meteorologo/matematico statunitense
 
 
 
 
Il coefficiente di Gini, introdotto dallo statistico italiano Corrado Gini, è una misura della diseguaglianza di una distribuzione. È spesso usato come indice di concentrazione per misurare la diseguaglianza nella distribuzione del reddito o anche della ricchezza. È un numero compreso tra 0 ed 1. Valori bassi del coefficiente indicano una distribuzione abbastanza omogenea, con il valore 0 che corrisponde alla pura equidistribuzione, ad esempio la situazione in cui tutti percepiscono esattamente lo stesso reddito; valori alti del coefficiente indicano una distribuzione più diseguale, con il valore 1 che corrisponde alla massima concentrazione, ovvero la situazione dove una persona percepisca tutto il reddito del paese mentre tutti gli altri hanno un reddito nullo.
La definizione matematica del coefficiente di Gini si basa sulla curva di Lorenz (Max O.) della distribuzione ed è legata all'area compresa fra la linea di perfetta uguaglianza e la curva di Lorenz. Il coefficiente di Gini è definito come il rapporto fra l'area compresa tra la linea di perfetta uguaglianza e la curva di Lorenz (A) e l'area totale sotto la linea di perfetta uguaglianza (A+B), ovvero G = A / (A+B). Siccome l'intervallo sull'asse x va da 0 a 1, allora A + B = 0.5 e dunque il coefficiente di Gini è anche uguale a G = 2A = 1 - 2B.
 
 


 

175. Prodotti Infiniti

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Nel post “29. Prodotti Infiniti: Wallis e Pippenger” si sono visti il prodotto di Wallis (ricavato nel 1655 da John Wallis) che permette di calcolare il valore di pi greco con il semplice prodotto infinito:
 
 
 
E la formula che Nick Pippenger (nel 1980) ha ricavato per un prodotto infinito di  e:
 

 
http://en.wikipedia.org/wiki/Infinite_product#Product_representations_of_functions
http://mathworld.wolfram.com/WallisFormula.html
http://mathworld.wolfram.com/PippengerProduct.html
 

Ora se raggruppiamo i termini a coppie in 2 modi differenti:

-       prima moltiplichiamo tra di loro la seconda e la terza frazione, la quarta e la quinta, ecc.
-       successivamente, la prima e la seconda, la terza e la quarta, ecc.

otteniamo:

 
Lasciando al primo membro il 2 e portando sulla destra dell’uguaglianza tutte le atre frazioni, abbiamo come risultato la formula che nel post citato veniva riportata senza dimostrazione:
 
 
 
Un altro modo per ottenere lo stesso risultatoè di utilizzare la coppia di formule fornita da D.W.Cantrell nel 2006 (qui riporto solo quella per k pari) che permettono di ottenere il valore del prodotto infinito:
 
 
 
Come caso particolare (per n=2) si ottiene ancora la formula precedente:
 


Vedi formula (21) nel sito  Wolfram Math World :


Dove si può trovare un ampio elenco di prodotti infiniti.

 

176. Alla ricerca del tempo perduto - Il secondo in più

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“Il tempo è definito in modo che il moto sembri semplice”

Misner, Thorne, Wheeler, Gravitation, Freeman, 1973


Il 2015 durerà un secondo in più, lo ha annunciato l’International Earth Rotation and Reference Systems Service. Il secondo verrà introdotto a fine giugno ed il motivo è semplice: la Terra sta rallentando il suo moto di rotazione intorno al proprio asse.

Molti possono essere i motivi, ma il contributo principale è dovuto alla Lunala cui forza di gravità oppone resistenza alla Terra prolungando il giorno solare.
E così tutti gli orologi (tranne le meridiane) sono destinati a correre troppo.

Il “secondo intercalare” è stato introdotto nel 1972 e da allora ne sono stati introdotti altri per un totale di 25.
 
Misner, Thorne, Wheeler,Gravitation, Freeman, 1973


Il secondo è definito come frazione del giorno: 1 giorno = 86.400 secondi.

Ma in genere, dura un poco di più, e il valore di questa durata varia in modo piuttosto irregolare.
Si potrebbe definire un "secondo" un po' più lungo, in modo tale che vi siano esattamente 86.400 di questi secondi in una rotazione terrestre.
Un’altra soluzione è di lasciare il "secondo" come quello definito dall'orologio atomico: durata di 9.192.631.770 oscillazioni di un particolare stato di un atomo di Cesio.
In questo caso, poiché una certa rotazione della Terra durerà un po' più di 86.400 secondi, sarà necessario, di tanto in tanto, aggiungere un secondo "in più" alla fine di un giorno: una specie di "secondo bisestile". Questo procedimento è del tutto analogo a quello in cui (poiché un anno dura un po' di più di 365 giorni) si deve talvolta inserire un "giorno bisestile" nel calendario. Questo tipo di Tempo Universale è chiamato TUC (in inglese UTC) o Tempo Universale Coordinato.

Questi giorni possono essere quindi costituiti da 86.401 invece che da 86.400 secondi. Poiché la rotazione terrestre è irregolare, anche questa inserzione di “secondi intercalari” avviene in modo irregolare.
In quel secondo gli orologi segnano 23:59:60, un orario che di norma non esiste.
E di solito questo non crea problemi.

Molti sistemi, però, usano il Network Time Protocol e allineano il loro orologio per confronto, e se l’NTP mostra al computer un orario che non esiste, il sistema può avere problemi.

E’ quello che è successo il 30 giugno 2012. Quella mezzanotte molti siti si sono bloccati e circa 400 voli della Qantas Airlines hanno subito ritardi perché il “bug” aveva mandato in tilt il sistema delle prenotazioni.
Google ha evitato inconvenienti grazie al “secondo spalmato”: ha modificato i server NTP apportando aumenti di millisecondi nell’arco della giornata e, quando il “secondo intercalare” è stato inserito, i server di Google erano già allineati.

Recenti studi hanno mostrato che la durata del giorno era esattamente 86.400 secondi nel 1820; mentre attualmente è di circa 86.400,002 secondi.
Ciò implica che si deve aggiungere un secondo ogni 500 giorni.

 

177. Ottagoni e Sezione Aurea

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Castel del Monteè un edificio del XIII secolo (1235-1240) fatto costruire da Federico II di Svevia in Puglia, nell'attuale frazione omonima del comune di Andria, a 18 km dalla città (provincia di Barletta-Andria-Trani).
Situato su una collina della catena delle Murge occidentali, a 540 metri s.l.m. nei pressi del 41° parallelo, è stato inserito nell'elenco dei patrimoni dell'umanità dell'UNESCO nel 1996.


L'edificio è a pianta ottagonale e a ogni spigolo si innesta una torretta a sua volta ottagonale.



Se si disegnano 4 rettangoli sulla pianta del castello con i lati sovrapposti ai lati delle sale trapezoidali e gli angoli coincidenti i punti in cui si innestano le torri, sono uguali al numero aureo i rapporti tra:

a) i lati di ciascun rettangolo

b) il lato minore del rettangolo e il lato maggiore delle sale

c) il lato maggiore e il lato minore delle sale
 


 
Del numero aureo si è già scritto in altri post:




Le sale del castello hanno forma trapezoidale e se moltiplichiamo il lato minore del trapezio per 1,618 (il numero aureo) otteniamo il lato maggiore.

Inoltre se dividiamo il lato minore per la radice quadrata di 1,618 (1,272) otteniamo la larghezza della sala.
 

Negli appunti per il corso di Teorie e tecniche costruttive nel loro sviluppo storico -
“LA SEZIONE AUREA NELL’ARCHITETTURA” - Alessandra Simi (La Sapienza Università di Roma):


viene mostrato come la sezione aurea sia stata utilizzata da molti architetti.

Anche il portale di Castel del Monte scaturisce dal pentagono stellato e contiene quindi il rapporto aureo.

 

Un altro famoso esempio è rappresentato dalla piramide di Cheope:
 


 

Nota 1: Castel del Monte è a pianta ottagonale (lato esterno: 10,30 m intervallo tra le torri più diametro di ogni torre: 7,90 m) e a ogni spigolo si innesta una torretta a sua volta ottagonale (lato 2,70 m), mentre l'ottagono che corrisponde alla corte interna ha lati la cui misura varia tra i 6,89 m e i 7,83 m. Il diametro del cortile interno è di 17,86 m. Il diametro dell'intero castello è di 56 m, mentre il diametro di ogni torre è di 7,90 m.
Le torri sono alte 24 m e superano di poco l’altezza delle pareti del cortile interno (20,50 m).

 

Nota 2: Federico II di Svevia, sensibile ai problemi scientifici, si interessò in modo particolare alla matematica. Ne fa testimonianza l’importante Liber Quadratorum, scritto da Leonardo da Pisa, detto Fibonacci, e ispirato da un quesito posto dall’imperatore. Grazie a questa ed a tutte le altre sue opere, Fibonacci diventò uno dei più grandi matematici del Medioevo. Insieme a molti altri scienziati presenti alla corte di Federico II, egli riuscì a capire, diffondere e approfondire le idee e i risultati del mondo scientifico arabo. A Fibonacci si deve, quindi, il merito di aver divulgato in Europa i numeri arabi ed il modo di calcolare con essi.

 

Nota 3: la presenza più comune degli ottagoniè nella forma dei segnali di stop. Tale forma venne scelta in Canada e subito adottata anche negli Stati Uniti, nazioni in cui le nevicate abbondanti spesso rendono illeggibili i cartelli stradali; anche se coperto di neve gelata, un segnale ottagonale si riconosce a prima vista, e ciò basta per informare della presenza di un incrocio pericoloso.
Probabilmente anche il cartello che indica il divieto d’accesso non dovrebbe essere rotondo; potrebbe essere, ad esempio, esagonale.

 

 
Nota 4: oltre al “golden ratio” è stato definito in modo analogo il “silver ratio”:


 
Silver Ratio
 
 
 
 
 
La pianta di Palmanovaè un altro bell’esempio di utilizzo della geometria: 

178. Castel del Monte e Frattali

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Il mio amico G. vedendo il disegno della pianta di Castel del Monte ha pensato ad una struttura frattale.
Benoît Mandelbrot (1924 – 2010) introdusse la parola frattale nel 1975 per descrivere qualsiasi forma che continui ad avere una struttura “intricata” per quanto la si ingrandisca.

Un frattale è un oggetto geometrico dotato di omotetiainterna: si ripete nella sua forma allo stesso modo su scale diverse, e dunque ingrandendo una qualunque sua parte si ottiene una figura simile all'originale.

Definizione più criptica: un frattale è un oggetto la cui dimensione frattaleè maggiore di quella topologica.

E’ un oggetto “infinitamente complicato” e, per quanto venga ingrandito, non si riesce mai a ridurne la complessità. Molti frattali posseggono anche la particolare proprietà di essere auto-similari: al loro interno esistono repliche dell’oggetto considerato.

Il grado di complessità può essere rappresentato da un numero detto dimensione frattale.
 
Esistono due metodi per generare una struttura frattale:
il primo è ingrandire un oggetto unitario,
il secondo è costruire la sotto sequenza di divisione della struttura originale.

Se si prende un oggetto unitario con dimensione lineare pari a 1 nella dimensione euclidea D, e ingrandiamo la sua dimensione lineare di un fattore Lin ogni direzione spaziale, esso prende un numero pari a N = LDdi oggetti simili, per ricostruire l'oggetto originale.


La dimensione frattale è quindi definita da:


dove il logaritmo può essere di qualsiasi base.
 

La curva di Kochè uno degli esempi più famosi di curva auto-similare e apparve per la prima volta in un documento del 1904 del matematico svedese Helge von Koch.

Si costruisce dividendo un segmento in tre parti uguali e sostituendo la parte centrale con due segmenti identici che costituiscono i due lati di un triangolo equilatero; l’algoritmo continua ripetendo questa sostituzione all’infinito per ogni nuovo segmento generato.

Ad ogni passaggio la lunghezza aumenta di un terzo (rapporto 4/3); facendo tendere il numero dei passaggi all’infinito anche la lunghezza diverge e, se vogliamo trovare una metrica per “misurare” i vari frattali, dobbiamo trovare nuove definizioni.

Nella figura si possono vedere i primi passaggi per costruire la curva:

 

 

La dimensione della Curva di Koch (come anche della Polvere di Cantor) è:

log(4) / log(3) = 1.2619




Ci sono decine di modi per definire la dimensione di un frattale. Quella più usata dai matematici è la definizione data nel 1918 da Felix Hausdorff.
I frattali non sono necessariamente curve, ma possono essere anche superfici o solidi molto “intricati”.
La dimensione frattale delle vere coste è vicina a 1,25 (simile a quella della curva di Koch).

 
Torniamo ora a Castel del monte. Per semplificare il calcolo consideriamo un castello a pianta quadrata con torri quadrate; questo tipo di frattale “Boundary of theT-Square fractal” potete trovarlo nel lungo elenco:


 
I passaggi principali per costruire il T-Squaresono:

1 – Partiamo con un quadrato di lato 2 x 2  (di perimetro 8)

2 – Raddoppiamo il lato e aggiungiamo la struttura precedente ai 4 angoli

nota: ¼ di ogni torre si sovrappone alla nuova struttura

3 – Continuiamo a raddoppiare la struttura centrale aggiungendo ogni volta 4 strutture precedenti come torri.
 
 
La lunghezza del perimetro al primo passaggio passa da 8 a 32, poi a 112 e di seguito a 368, 1.168, 3.632, 11.152, 33.968, 102.928, 310.832, 936.592, 2.817.968, 8.470.288, 25.443.632, 76.396.432, ...
 





Per un numero di passaggi sempre maggiore, il rapporto tra due valori consecutivi ad ogni raddoppio tende a 3.
Quindi, per calcolare la dimensione frattale, basta calcolare il rapporto tra i logaritmi:

D = log(3) / log(2) = 1.5849
 
Per chi fosse interessato ad approfondire l’argomento, è interessante notare che il Triangolo di Sierpinski ha la stessa dimensione del Contorno di un frattale T-square.
 
 
 
 

179. Anno Luce (Blu)

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L'Assemblea Generale delle Nazioni Unite ha proclamato il 2015
Anno Internazionale della luce e delle tecnologie basate sulla luce.

Quest’anno si celebrano 2 importanti anniversari:

1815, Concetto di luce come onda proposto da Fresnel
1865, Teoria elettromagnetica della propagazione della luce proposta da Maxwell


Anche ilNobel per la Fisica2014 ha voluto premiare una tecnologia basata sulla luce:

è stato assegnato a Isamu Akasaki, Hiroshi AmanoeShuji Nakamura per la loro invenzione dei LED (diodo a emissione luminosa) a luce blu.




 
 
I LED a luce blu sono la base delle moderne lampadine a basso impatto ambientale (risparmio energetico) e di una vasta gamma di altre applicazioni.

Realizzati nella loro forma concreta 20 anni fa, i LED blu sono l’anello mancante (inseguito per oltre 30 anni) che ha reso possibile le lampade LED a luce bianca.
 

La prima luce allo stato solido è stata prodotta nel 1907 da Henry J. Round; diversi studi sono stati fatti negli anni ’20 e ’30 in Unione Sovietica, ma la mancanza di una comprensione teorica del fenomeno ha limitato la scoperta ad una curiosità di laboratorio.

Filamenti riscaldati o gas ionizzati producono luce come prodotto “secondario”, mentre un LED produce luce “primaria” fornendo una vera luce "fredda".

Un LED è composto da strati di materiale semiconduttore e, nella sua forma più semplice, è costituito da uno strato drogato N, che ha un eccesso di elettroni, ed uno strato drogato Pche manca di elettroni (o che ha un eccesso di lacune positive).
Quando una corrente passa attraverso il dispositivo, elettroni e lacune si combinano nello strato attivo intermedio e generano luce.





 


La lunghezza d'onda della luce (e quindi il suo colore) è funzione dei materiali utilizzati.

 
I LED rossi sono stati inventati nel 1950 e ben presto trovarono applicazioni come spie e come display in calcolatrici e orologi digitali.
Entro la fine del 1960, sono stati inventati LED infrarossi e verdi.

Tuttavia il LED blu necessario per creare luce bianca si rivelò molto più difficile da produrre.

Il LED blu è necessario per ottenere luce bianca:

-        per combinazione con LED rossi e verdi,

-        utilizzando fosforo che crea luce gialla.
 
 

 

Questo ha richiesto una lunga serie di innovazioni in fisica dei materiali.

Akasaki, Amano, eNakamura, hanno lavorato per anni al problema, spesso costruendo le attrezzature necessarie. La soluzione era il nitruro di gallio (GaN).
 

Le lampade a LED emettono luce fino a 300 lumen per watt (lm/W), molto più efficienti rispetto ai 16 lm/Wdelle lampadine a incandescenza tradizionali e ai 70 lm/W delle lampade fluorescenti.

 





Oltre che per l’illuminazione domestica e commerciale, sono utilizzati per i fari delle automobili, le luci dei lampioni, le luci delle luminarie, i flash per fotocamere e le torce tascabili.
Inoltre, questa tecnologia ha permesso lo sviluppo dei più moderni televisori, dei laser LED per lettori Blu-ray e di stampanti laser più efficienti.

I LED blu hanno un notevole impatto positivo sull'ambiente. Non utilizzano mercurio (come in molte lampade per l’illuminazione stradale) e visto che una notevole frazione della produzione di energia mondiale viene utilizzata per l'illuminazione, la luce fredda del LED ha un grande potenziale per ridurre la domanda di energia. Infine i LED durano fino a 100.000 ore invece delle 1.000 ore per le lampade a incandescenza e delle 10.000 ore per le lampade fluorescenti.
 

I link seguenti riguardano le Letture di Akasaki, Amano e Nakamura effettuate alla consegna dei Nobel (8 Dicembre 2014, Aula Magna, Università di Stoccolma).
 






 

180. Hubble Ultra Deep Field

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Nell’immagine è riportata una zona del cielo situata nella costellazione della Fornace.
 
Il campo ultra profondo di Hubble (abbreviato in HUDF, Hubble Ultra Deep Field) è l'immagine di una piccola regione del cielo composta nel 2004 grazie ai dati raccolti dal telescopio spaziale Hubble, risulta la più profonda dell'Universo mai raccolta nello spettro della luce visibile, e ci permette di vedere 13 miliardi di anni nel passato. Si stima che l'HUDF contenga 10.000 galassie ed è stata scelta perché ha una bassa densità di stelle luminose nelle vicinanze.
 

Si estende per circa un decimo del diametro della Luna (che ha un diametro angolare di circa mezzo grado, mentre l’immagine HUDF ha un lato di 3 minuti di arco circa).

 


HUDF è stato scelto distante dal piano galattico (Via Lattea) dove si trovano la maggior parte delle stelle e con Ascensione Retta sensibilmente differente da quella della costellazione del Sagittario dove si trova il Centro Galattico.


 

Grazie alle nuove osservazioni, l’immagine XDF (eXtreme Deep Field) nel suo piccolo campo visivo contiene galassie con luminosità fino a 10 miliardi di volte inferiori alla luminosità che l'occhio umano può rilevare. Gli oggetti più deboli rilevati sono di magnitudine 31.
 

 

Più di 2000 immagini dello stesso campo sono state scattate con le due telecamere principali di Hubble: la Advanced Camera for Surveys e la Wide Field Camera 3, che estendono la visione di Hubble nel vicino infrarosso. Queste sono state poi combinate per formare l’immagine XDF.

 

L’età dell'Universo è di 13,7 miliardi di anni e XDF rivela come erano le galassie sino a 13,2 miliardi di anni fa. La maggior parte di queste erano ancora giovani, piccole e in crescita, spesso mentre si scontrano e fondono insieme.

Hubble ha dato agli astronomi la prima visione delle forme reali di galassie giovani. Questo ha fornito la prova diretta che l'Universo è veramente cambiato con l'invecchiamento.


Il Telescopio Spaziale James Webb (James Webb Space Telescope JWST) è stato sviluppato per diventare il successore di Hubble. Verrà costruito e gestito, in cooperazione dalla NASA, dall'Agenzia Spaziale Europea e dall'Agenzia Spaziale Canadese. Il lancio è previsto nel 2018. Il telescopio Webb troverà galassie ancora più deboli che esistevano quando l'universo aveva solo qualche centinaio di milioni di anni. A causa dell'espansione dell'Universo, la luce del lontano passato ha subito uno shift verso le lunghezze d'onda infrarosse.


 
 
 
Ci sono circa 41.250 gradi quadrati nel cielo e 3.600 minuti d’arco quadrati per ogni grado quadrato.
 
Il campo di XDF (eXtreme Deep Field) misura 2,3 min x 2,0 min:
 
2,3 min x ( 1 grado / 60 min) = 0,038 gradi   (base)
2,0 min x ( 1 grado / 60 min) = 0,033 gradi   (altezza)
 
0,038 gradi x 0,033 gradi = 0,00125 gradi quadrati
 
mentre l’intera volta celeste è precisamente:
 
4 π (180/π)2 = 4 π (57,3)2 = 41.253 gradi quadrati.
 
Quindi per ricoprire tutto il cielo servono:
 
41.253 / 0,00125 = 33.000.000 rettangoli
 
Nel campo di XDF si contano 5.500 galassie.
Quante galassie possiamo quindi stimare per l’intera volta celeste?
 
N = 5.500 galassie/rettangolo x 33.000.000 rettangoli = 182 miliardi di galassie!
 
Gli astronomi hanno trovato che:
10% circa delle galassie sono viste come erano sino a 5 miliardi di anni fa,
30% come erano tra 5 e 9 miliardi di anni fa e
60% come erano più di 9 miliardi di anni fa.
Visto che il Big Bangè avvenuto 13,7 miliardi di anni fa, 11 miliardi (60%) delle galassie che possiamo vedere hanno meno di 4,7 miliardi di anni.
 

 

181. Astro-Selfie

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Questa foto è stata scattata il 1° Marzo 2015 dall’astronauta statunitense Terry Virts all’esterno di ISS (Stazione Spaziale Internazionale), che orbita intorno alla Terra dal novembre 1998 e che viene mantenuta ad una altitudine compresa tra i 330 km e i 435 km (1/16 del raggio terrestre), alla velocità di 7,66 km/s (27.576 km/h).
Il periodo orbitale dura un’ora e mezza circa (15,5 orbite al giorno).

E’ possibile seguire la posizione di ISS (http://iss.astroviewer.net/) per osservarla nei suoi transiti.

Senza la protezione dell'atmosfera terrestre, gli astronauti sono esposti a più alti livelli di radiazione dovuta al flusso costante di raggi cosmici. Gli equipaggi della stazione sono esposti a circa 1 millisievert di radiazione ogni giorno, che è circa la stessa quantità che ogni essere umano riceve sulla Terra in un anno da fonti naturali.

L’equipaggio dell’attuale Spedizione 42è costituito dagli americani Barry Wilmore e Terry Virts, dai cosmonauti russi Elena Serova, Alexander Samoukutyaev e Anton Shkaplerov, e dall’astronauta italiana Samantha Cristoforetti.
 


 

 

182. La Rosa dei 32 Venti

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e sotto il maestrale       
urla e biancheggia il mar
                                                                   San Martino di Giosuè Carducci

Sfuggito al Ciclope, Ulisse raggiunse l'isola di Eolo, il re dei venti, che lo accolse ospitalmente e gli diede un otre di pelle di bue, contenente tutti i venti, fuorché una brezza favorevole, che doveva riportarlo direttamente a Itaca.
E già si potevano scorgere i fuochi accesi dai pastori nell'isola, allorché l'eroe si addormentò; i compagni, credendo che l'otre di Eolo contenesse oro, l'aprirono e i venti ne scapparono via provocando un uragano che sospinse le navi nella direzione opposta.
 
Il vento non è solo un fenomeno atmosferico, è un qualche cosa di ancestrale memoria che ci provoca forti emozioni ed ha permesso all’uomo di solcare i mari e scoprire nuove terre.
 





Nord:      Tramontana
Aquilone
NNE:            Bora
Bacio
Nord-Est:    Grecale

Volturno
ENE:            Schiavo
Garigliano
 

Est:         Levante
Goro
ESE:            Solano
Altano
Sud-Est:      Scirocco
Euro
SSE:            Africo
Eolo
 

Sud:          Ostro
Garbino
SSO:            Gauro
Favonio
Sud-Ovest:Libeccio
Espero
OSO:            Etesia
Gallico
 

Ovest:      Ponente
Cecia
ONO:            Traversone
Vespero
Nord-Ovest:Maestrale
Cauro
NNO:            Zefiro
Brunale
 
 
L’idea di scrivere questo post mi è venuta parlando con un albergatore della riviera romagnola. In una sera d’estate mi raccontava del Garbinoche, essendo un vento simile al Libeccio, durante la stagione estiva soffia come brezza di terra in condizioni di stabilità atmosferica. Lo stesso vento, però, nell'Italia meridionale è conosciuto molto bene per il calore che porta con sé, ma soprattutto la sabbia, proveniente dal deserto del Sahara.
Il nome Garbino sembra un nome tipico delle regioni dell’Italia centrale, mentre deriva dall’arabo gharbi, ovvero occidentale.


La rosa dei venti più semplice è quella a 4 punte dei soli 4 punti cardinali:

 Nord    -  N    0°  -  dal quale spira il vento detto  Tramontana

 Est       -  E   90° - dal quale spira il vento detto   Levante

 Sud      -  S 180° - dal quale spira il vento detto   Ostro   (o Mezzogiorno)

 Ovest   - W  270° - dal quale spira il vento detto   Ponente

Levante e Ponente derivano il loro nome dalle direzioni ove sorge o tramonta il Sole; Tramontana potrebbe avere diverse origini: o trans montes (ovvero al di là dei monti) riferita al fatto che spira dal cuore delle Alpi, ovvero dal nord, oppure deriva dal paese di Tramonti, situato a nord della repubblica marinara di Amalfi; infine Ostro deriva dal latino Auster (vento australe).

I nomi delle direzioni NE, SE, SO e NO derivano dal fatto che la rosa dei venti veniva raffigurata, nelle prime rappresentazioni cartografiche del Mediterraneo vicino all'isola di Malta che diveniva così anche il punto di riferimento per indicare la direzione di provenienza del vento.

In quella posizione, le varie direzioni indicavano:

a NE la Grecia, da cui il nome Grecale;

a SE la Siria, da cui il nome Scirocco;

a SO la Libia, che comprendeva anche Tunisia e Algeria, da cui Libeccio;

a NO si trovava Roma, la Magistra, Maestrale(via “maestra”).


Si narra che il geografo Eratostene di Cirene(ca.200 a.C.), comprendendo che più venti presentavano solo leggere varianti, ridusse i dodici venti usati dai romani agli otto principali. Egli dedusse che c'erano in realtà solo otto settori di uguale ampiezza e che gli altri venti non erano altro che varianti di questi otto venti principali. Se ciò fosse vero, Eratostene sarebbe l'inventore della rosa dei venti ad otto punte.
Quest’ultima fu in seguito sostituita dalla moderna rosa dei venti (a 16 o a 32 punte), adottata dai marinai durante il Medioevo.

Dei 32 venti, oltre a quelli già citati, ne vorrei menzionare altri 2.

La Boraè un vento che arriva dalla Dalmazia e dalle Alpi Giulie.
Prende il nome dal croato Bura (tempesta di neve). E’ un vento freddo e secco, violento, che spira sulle regioni dell’alto Adriatico.
I sofisti del vento fanno distinzione tra Bora chiara e Bora scura. La Bora chiara di solito è presente in inverno a temperature basse, portando ghiaccio nelle giornate di cielo sereno, dimostrandosi di norma meno intensa e pericolosa della Bora scurapreannunciata da nubi e piogge.
Nel febbraio 2012 sul molo Fratelli Bandiera di Trieste si è registrata una raffica di ben 50.8 m/s, ossia quasi 182.88 km orari. In alcune località della Slovenia e della Dalmazia, per esempio sul ponte sospeso dell'Isola di Veglia la Bora ha raggiunto i 220/250 km orari.
 
Il Favonio (detto anche Föhn in tedesco) è un vento caldo e secco che può presentarsi, in differenti configurazioni, su entrambi i lati della catena alpina. Lo stesso vento che prima delle Alpi risulta di temperature particolarmente rigide, arriva in Italia con temperature molto più miti.
Una corrente d'aria, nel superare una catena montuosa, perde parte della propria umidità in precipitazioni (pioggia o neve). Quando la corrente sale verso l'alto, infatti, l'aria si espande raffreddandosi; se la condensazione del vapore acqueo sfocia in precipitazioni, non si ritorna alle condizioni dalle quali si è partiti e l'aria arriva a valle con una temperatura più alta di quella di partenza.


   Aneddoto: l'asciugacapelli (colloquialmente chiamato fon o fohn) deve il suo nome a questo vento che in Italia arriva caldo e secco, facendo asciugare i panni stesi. Viene spesso riportato, meno giustificatamente, nella variante grafica phon. Sarebbe più corretto scrivere Föhn o Foehn (con la maiuscola, visto che i sostantivi tedeschi hanno sempre la maiuscola).
 

Federico II (ancora lui) fece costruire una torre ottagonale, in cima a un dosso dell’altopiano della città di Enna a poche centinaia di metri dal centro geografico della Sicilia.
Non è casuale la forma ottagonale con le esposizioni delle pareti, rappresentanti la direzione dei venti.
Anche a Castel del Monte si può comprendere la periodicità dei venti del Mediterraneo verificando su quale delle molte pareti è in arrivo la raffica di vento.
 
A chi volesse leggere un bel libro che parla di questo argomento consiglio il libro di:
Enrico Gurioli – “Il piccolo libro dei venti”, ed. Pendragon, da cui ho tratto alcuni brani.
 
 
  
 
 
 

183. Eclissi

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Il 20 marzo 2015 c’è stata un’eclissi di Sole (parziale in Italia).
Iniziata attorno alle 9.20, con un massimo alle 10.20, e terminata alle 11.20 circa.
L’eclissi totale è avvenuta alla latitudine dell’Islanda, nell’Italia del Nord si è avuto un massimo del 70% e via via sempre meno spostandosi verso Sud fino ad un occultamento del disco solare del 50% in Sicilia.

Molte altre informazioni relative a questa eclissi potete trovarle ad esempio:


 
Possiamo avere eclissi di Sole o di Luna; vediamo di cosa si tratta.

Secondo le attuali teorie, la posizione della Luna alla sua formazione era a un terzo dell’attuale distanza dalla Terra e un mese lunare durava solo 5 giorni. Ogni anno, però, questa distanza aumenta di 38 millimetri e come conseguenza si ha che la rotazione terrestre rallenta (176. Alla ricerca del tempo perduto - Il secondo in più).
 

 
Oggi il mese lunare è quasi sestuplicato e la distanza Terra-Luna è circa 400 volte inferiore a quella Terra-Sole.




La notevole coincidenza sta nel fatto che il diametro della Luna è proprio 400 volte più piccolo di quello solare! 
Durante una eclissi di Sole i 2 corpi celesti si sovrappongono quasi perfettamente.
 

In un altro post: 114. Cristoforo Colombo e l’eclissi di Luna  abbiamo visto come nel gravitare intorno alla Terra (nelle notti di plenilunio) la Luna può entrare nel cono d’ombra terrestre e come, in questo caso, si ha un’eclisse lunare, che risulta visibile da tutto l’emisfero notturno della Terra.

Ricordo che il numero massimo di eclissi in un anno è sette, in ragione di 2 eclissi lunari e 5 solari oppure 3 lunari e 4 solari e come questi casi siano abbastanza rari; infatti, di norma, ci sono 2 eclissi solari e 2 lunari per anno. Il numero minimo è 2 per anno (entrambi solari). Non possono mai avere luogo più di 3 eclissi lunari l’anno.
 

Nel suo movimento intorno alla Terra, ogni mese la Luna ha una fase di “Luna Piena” ed una di “Luna Nuova”. La prima (Piena) si ha quando Luna e Sole sono posizionati dalla parte opposta, mentre la seconda (Nuova) quando si trovano dalla stessa parte.

Con un breve ragionamento si può capire che con la Luna Piena si può avere quella che viene chiamata eclissi di Luna, mentre con la Luna Nuova si può avere l’eclissi di Sole:

  Allineamento              Luna                 Possibile Eclissi

Sole/Terra/Luna          Piena                 Eclissi di Luna

Sole/Luna/Terra          Nuova                Eclissi di Sole
 

La distanza tra la Terra e la Luna varia tra 405.500 km e 363.300 km, mentre la lunghezza del cono d’ombra lunare è mediamente di 374.000 km.

Quando la punta del cono d’ombra della Luna si trova in una posizione esterna alla Terra si ha una eclissi di Sole anulare.



 

Vediamo infine alcune peculiarità.

1)    Visti dalla Terra, i diametri angolari di Sole e Luna sono quasi equivalenti

min
max
31' 29"
32' 33"
29' 56"
33' 29"

     e questo permette una quasi perfetta sovrapposizione tra i due.

2)    Per avere una eclissi i tre corpi devono essere allineati. Però il piano su cui orbita la Luna è inclinato rispetto a quello su cui orbita la Terra intorno al Sole. E quindi solo un mese ogni tanto accade che ci siano le condizioni per avere una eclissi.

3)    Quando la Luna è posizionata tra Sole e Terra, quest’ultima illumina la Luna con la propria luce riflessa rendendola grigio cenere; per questo motivo viene chiamata luce cinerea.
 
4)  Durante l’eclissi di Luna, la luce solare che attraversa l'atmosfera terrestre, viene deviata per rifrazione e raggiunge il nostro satellite conferendo ad esso una colorazione mutevole nel corso di una stessa eclissi: essa va dal rosso cupo fino al rosso arancio.
 
 


 



http://en.wikipedia.org/wiki/Eclipse
http://en.wikipedia.org/wiki/Lunar_eclipse
http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_eclipse
http://it.wikipedia.org/wiki/Movimenti_della_Terra
http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_solar_eclipses_in_the_21st_century
http://scienz1.blogspot.it/2015/03/selfie-con-leclissi-no-grazie.html
 

 

184. Quelli che…

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“E la storia del mago,
del mago, e la vita, la morte
la gente per bene”
 
A Milano la storia del magoè una storia a cui è difficile credere e Jannacci di storie come queste ne ha raccontate tante; il messaggio, comunque, arrivava sempre.
Il 29 marzo di 2 anni fa ci lasciava (così si dice) Enzo Jannacci, anche se uno come lui non ci lascerà facilmente.
Ma qui vorrei scrivere qualche breve ricordo che ancora mi fa sorridere.
Per chi è vissuto a Milano, poteva capitare di incontrarlo o in qualche modo averci a che fare.
Era la seconda metà degli anni ’80 e dovevo trovare un medico di base. Mi reco quindi alla “mutua” di via Ripamonti. La signorina allo sportello mi dice:
“Il medico della sua famiglia è tutto pieno, non so se sarà facile trovarne uno in zona…” poi ricontrolla, sospira e dice “ce ne sarebbe uno che ha ancora posti liberi, sa il Jannacci, quello che canta in televisione…” e per diversi anni sulla mia tessera sanitaria ho avuto scritto: "dr. Vincenzo Jannacci". In quel periodo non ho mai avuto la necessità di recarmi dal medico.
Negli anni successivi mi è capitato a volte di incontrarlo. Ricordo un sabato di luglio, dietro piazza del Duomo, arriva in vespa, alza il cavalletto, ma la moto non è del tutto spenta e viene trattenuta a fatica…
Epifania 2005, una sera particolare, zona città studi, in una pizzeria con pizza al trancio. Negozio piccolo. Entro e vedo il pizzaiolo con 2 clienti. Uno di loro è Jannacci. Il secondo cliente mi guarda e ammicca, l’espressione è di chi vuole dirti: “hai visto chi c’è?”. Il pizzaiolo chiede: “dottore come vuole la pizza?”, Jannacci apre la porta e chiede alla moglie che aspetta in macchina.
Penso a cosa posso dire o se starmene zitto. Entra una persona.
Chiede (a Jannacci, probabilmente senza riconoscerlo) “scusi mi saprebbe indicare la strada per andare al Teatro Smeraldo?”. Qualche secondo di silenzio e poi Jannacci, che allo Smeraldo è di casa, inizia ad indicare, a modo suo, la strada.
Non voglio scimmiottare la scena, ma per dare un’idea ricordava molto il dialogo de
El portava i scarp del tennis”.
 
Qualche mese fa sono passato a trovarlo al Famedio.
E’ in buona compagnia, vicino a Franca Rame e al caro amico Giorgio Gaber.

185. Vincent – Notte Stellata

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                                                     And if the cloud bursts, thunder in your ear
                                                     You shout and no one seems to hear
                                                     And if the band you're in starts playing different tunes
                                                     I'll see you on the dark side of the moon.

                                                   Roger Waters - Brain Damage



Starry, starry nights
Paint your palette blue and grey
Look out on a summer's day
With eyes that know the darkness in my soul

Shadows on the hills
Sketch the trees and the daffodils
Catch the breeze and the winter chills
In colors on the snowy linen land

Now I understand
What you tried to say to me
And how you suffered for your sanity
And how you tried to set them free
They would not listen, they did not know how,
Perhaps they'll listen now

Starry, starry night
Flaming flowers that brightly blaze
Swirling clouds in violet haze
Reflect in Vincent's eyes of china blue

Colors changing hue
Morning fields of amber grain
Weathered faces lined in pain
Are soothed beneath the artist's loving hand

Now I understand
What you tried to say to me
And how you suffered for your sanity
And how you tried to set them free
They would not listen, they did not know how,
Perhaps they'll listen now

For they could not love you
But still your love was true
And when no hope was left inside
On that starry, starry night
You took your life as lovers often do
But I could have told you, Vincent,
This world was never meant for one as beautiful as you

Starry, starry night
Portraits hung in empty halls
Frameless heads on nameless walls
With eyes that watch the world and can't forget
Like strangers that you've met
The ragged men in ragged clothes
The silver thorn, the bloody rose,
Lie crushed and broken on the virgin snow

Now, I think I know
What you tried to say to me
And how you suffered for your sanity
And how you tried to set them free
They would not listen, they're not listening still
Perhaps they never will.
                                                  Don McLean - Vincent


Vincent van Gogh realizzò più di 900 dipinti e 1100 disegni, nonostante visse solo 37 anni. Soffriva di una forma di epilessia e di una tendenza maniacale a scrivere e a dipingere. Nel mese di gennaio 1889 fu dimesso dall'ospedale di Arles, nel quale era stato ricoverato dopo l'incidente dell'orecchio.
Ma l'artista sentiva di non essersi ripreso del tutto: la sua salute mentale non era ancora integra. Così, a maggio, chiese asilo all'ospedale psichiatrico nei pressi di Saint Rémy in Francia. Fu qui che dipinse alcune delle sue opere più celebri, come "Notte stellata".

http://it.wikipedia.org/wiki/Notte_stellata


 
Notte stellata” è un dipinto a olio su tela (92x73 cm), realizzato nel 1889 e conservato nel Museum of Modern Art (MoMA) di New York.
 

186. Notti senza stelle

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Il pianeta Kalgash è illuminato da 6 soli ed il Buio è sconosciuto. Il Culto, una setta religiosa, profetizza che l'Oscurità e l'apparizione delle stelle annunceranno la fine del mondo. Le ricerche archeologiche sembrano indicare un carattere ciclico della storia del pianeta: una successione di civiltà giunte a vertici paragonabili a quella dell'epoca del racconto e tutte sistematicamente scomparse.
La Legge di Gravitazione Universale, appena scoperta, permette di ipotizzare l'esistenza di una luna e di un'eventuale eclissi di uno dei soli, quando tutti gli altri cinque sono tramontati. Questo eventuale Buio porterebbe certamente ad uno stato di follia collettiva.
Seguendo il filo di questa trama, un giovane Isaac Asimov nel 1941 descrive gli ultimi giorni degli abitanti della città di Saro nel racconto: Notturno(Nightfall).
 

Provate ad immaginare come sarebbe la nostra idea dell’Universo se il cielo fosse sempre coperto dalle nuvole. Ad una cert’ora del mattino cominceremmo ad avere una luce diffusa e dopo un po’ di ore di luce tornerebbe il buio. Non avremmo un riferimento che ci indichi il momento del giorno o della notte (Sole, Luna o stelle) e non conosceremmo neanche le ombre dei vari oggetti esposti al Sole. Oltre a non conoscere il fascino di alcuni tramonti, le meridiane non sarebbero state inventate.

Avremmo lo stesso qualche indizio che potrebbe fornirci qualche elemento: i materiali magnetici che si orientano secondo una certa direzione, i pendoli che tendono ad avere un moto rotatorio e la relazione che lega i periodi dell’anno dove le giornate sono più calde, con il fatto che sono anche più luminose e la durata del giorno è maggiore.

E’ grazie alla diversa posizione delle stelle alle diverse latitudini, che i filosofi greci riuscirono ad ipotizzare la sfericità della Terra.
O, in seguito, all’osservazione dell’ombra della Terra proiettata sulla Luna durante un’eclissi lunare.
Ed, infine, all’orizzonte che ci appare curvo con le navi che ad una certa distanza dalla riva scompaiono alla vista dell’osservatore, fornendo un chiaro indizio della curvatura della Terra, forse non avremmo potuto osservarlo così di frequente, in quanto poche persone si sarebbero avventurate in mare aperto senza poter contare sull’aiuto delle stelle per potersi orientare.


Il fisico francese Gaspard Gustave de Coriolis nel 1835 mostrò che un osservatore posizionato su un sistema di riferimento rotante si troverà a dover fare i conti con forze (di Coriolis) che dipendono, oltre che dalla velocita angolare, dalla direzione e dalla velocità del corpo. Queste forze fittizie sono alla base della formazione dei sistemi ciclonici o anticiclonici nell'atmosfera.

Per ricordare il senso di rotazione del fenomeno si può usare questo semplice schema mnemonico (valido solo nell'emisfero settentrionale):

·         Anticiclone (alta pressione)          >>>     Senso orario

·         Ciclone  (bassa pressione)           >>>     Senso antiorario
 

Effetti della forza si manifestano anche in fisica atomica (nelle molecole poliatomiche il cui moto molecolare può essere descritto come una rotazione rigida più una vibrazione delle parti attorno alla posizione di equilibrio) e questo produce una particolare confusione, nello spettro molecolare, tra i livelli rotazionali e vibrazionali.

Gli insetti del gruppo dei ditteri e dei lepidotteri utilizzano due minuscole strutture vibranti sui fianchi del corpo per percepire gli effetti della forza di Coriolis.
Questi organi svolgono un ruolo chiave nell'abilità degli insetti nel volo acrobatico.


L’esempio più noto è il Pendolo di Foucault.
 


Si tratta di un alto pendolo libero di oscillare in ogni direzione per molte ore. Il primo pendolo di Foucault fu presentato al pubblico nel 1851 ed era costituito da una sfera di 28 kg sospesa alla cupola del Pantheon di Parigi con un filo lungo 67 m. In un sistema inerziale, avrebbe tracciato linee sempre nella medesima direzione, ma così non fu.
Alle varie latitudini della Terra, tranne che lungo la linea dell'equatore, si osserva che il piano di oscillazione del pendolo ruota lentamente. In particolare al Polo Nord e al Polo Sud la rotazione avviene in un giorno siderale: il piano di oscillazione si mantiene fermo mentre la Terra ruota, in accordo con la legge del moto di Newton.
Alle altre latitudini il piano di oscillazione ruota con un periodo inversamente proporzionale al seno della latitudine stessa; a 45° la rotazione avviene ogni 1,4 giorni, a 30° ogni 2 giorni e così via.

La forza di Coriolis viene anche utilizzata nei moderni giroscopi che utilizzano sensori allo stato solido con tecnologie MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems).

Certo è che se senza l’aiuto delle stelle la concezione del mondo e dell'Universo sarebbe stata sicuramente differente.
 
 
 

http://it.wikipedia.org/wiki/Orizzonte
http://it.wikipedia.org/wiki/Sfericit%C3%A0_della_Terra
http://astrocultura.uai.it/fantascienza/notturno.htm
http://it.wikipedia.org/wiki/Forza_di_Coriolis
 


187. Fermat: Osservazioni su Diofanto

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"Il percorso fra due punti preso da un raggio di luce è quello che è attraversato nel minor tempo". Questa è la formulazione del principio di Fermat, molto utile per spiegare vari fenomeni luminosi quali la rifrazione.
Ma è un concetto che si colloca in un ambito molto più generale (che verrà trattato in un post successivo): il principio di minima azione.
Sono molti i problemi che possono essere rappresentati e risolti in termini di questo principio: è possibile mostrare che l'acqua che scende da una collina segue sempre la massima pendenza, oppure permette di studiare il cammino di un corpo in un campo gravitazionale (la cui soluzione è una traiettoria geodetica) e, come citato all’inizio, il fatto che il cammino della luce fra due punti è sempre quello che viene percorso nel tempo più breve (appunto il principio di Fermat). Sono talmente tanti i grandi scienziati che hanno contribuito, che mi limiterò a citarne alcuni (mi scuso per quelli trascurati): Fermat, Maupertuis, Eulero, Lagrange, Hamilton, Jacobi, Gauss e Hertz.
Anche le simmetrie nei problemi di fisica possono essere sfruttate al meglio usando il principio d'azione: per esempio, il teorema di Noether stabilisce che ad ogni simmetria continua in un problema di fisica corrisponde una legge di conservazione.
Questa profonda connessione matematica richiede tuttavia il principio di minima azione come presupposto.


Tornando a Fermat, nasce nel 1601, studia legge e diviene avvocato. Nel tempo libero si occupa di matematica. Precorre lo studio del calcolo differenziale e della teoria della probabilità, ma il campo dove è più noto è la teoria dei numeri: l’esempio più emblematico è “l’ultimo teorema di Fermat”.

Uomo brillante nella vita pubblica, conduce un’esistenza tranquilla come alto magistrato di Tolosa. Il desiderio di gloria e il rivendicare le proprie scoperte sembrano mancare a Fermat: a lui non piace neppure pubblicare, è sua abitudine scrivere le idee che gli vengono in mente sul margine del libro che sta leggendo.

Osservazioni su Diofanto costituisce una delle opere più importanti dei lavori di Fermat ed è dedicata alla teoria dei numeri. Si tratta di annotazioni che non suppongono quindi un lettore e presentano a volte serie difficoltà di comprensione. Vennero pubblicate postume e fu Samuel Fermat, uno dei suoi figli, che nel 1670, cinque anni dopo la morte del padre, le fece pubblicare a sue spese. Dopo quella edizione non ne furono più pubblicate altre fino al 1891. Come si è detto, costituisce una delle principali opere sulla teoria dei numeri, anche se Fermat tralascia spesso di dare la dimostrazione dei teoremi che enuncia.

Successivamente tutti i suoi teoremi sono stati dimostrati ad eccezione di uno rimasto famoso per secoli, secondo cui:

xn + yn = zn   non ammette soluzioni intere per n>2.

Fermat dichiara di avere una splendida dimostrazione, ma di non poterla dare a causa della ristrettezza del margine.

Pierre de Fermat non si allontanò mai dalla regione di Tolosa, ove era nato a Beaumont de Lomage e pochi sono gli avvenimenti significativi della sua vita. Dopo gli studi compiuti a Tolosa, entra a far parte della magistratura il 14 maggio 1631, si sposa con Louise de Long e conduce una vita tranquilla, ma fitta di scambi epistolari che tiene con i più grandi matematici e filosofi del suo tempo.

 
Qui però voglio ricordare, non il più famoso “ultimo teorema” che venne infine dimostrato da Andrew Wiles, dell'università di Princeton, nel 1995, ma “il piccolo teorema di Fermat”:
Np– N    0  (mod p)

dato un numero primo p  ed un numero intero N,  Np– N  è sempre divisibile per p.

Alcuni esempi:
132– 13 = 156          è divisibile per 2;

  73– 7 = 336            è divisibile per 3

Questo teorema viene utilizzato per il test di Fermat: uno dei primi test di primalità, che, come altri test usati normalmente, si propone di verificare non se un numero intero positivo è primo, ma se un numero dato nonè primo.
In altre parole è condizione necessaria ma non sufficiente, permette di escludere, come numeri primi, quelli che non soddisfano il test, ma non è detto che quelli che lo passano lo siano.

Ad esempio: 

29– 2 = 510    che diviso 9   ha resto 6      cioè      29– 2    6  (mod 2)

27– 2 = 126    che diviso 7   ha resto 0      cioè      27– 2    0  (mod 2)

dal test si ricava che 9nonè un numero primo, mentre 7 potrebbe esserlo.
 

44 gatti

Questa settimana, all’età di 91 anni, se ne è andato il maestro Giuseppe Casarini che ha fatto cantare tutti i bambini per quasi 50 anni. E’ difficile pensare ad un'altra canzone che abbia attraversato le varie generazioni come quella che vinse lo Zecchino d'oro del 1968, staccando di un solo punto l’altro famoso brano Torero Camomillo.

Il ritornello: “44 gatti in fila per 6 col resto di 2” mi dà lo spunto per citare un problema che può essere risolto applicando il piccolo teorema di Fermat.

 
Un numero N di gatti cerca di mettersi in fila per 2, ma si ha il resto di 1, in fila per 3 il resto è di 2, per 4 il resto è 3, per 5 il resto è 4, per 6 il resto è 5 ed infine per 7 il resto è finalmente 0.    Qual è il numero N di gatti?
 

Non lo risolveremo con i passaggi corretti, ma cercherò di darne una spiegazione più intuitiva.

In fila per 2 ne avanza 1, quindi il numero è dispari.
In fila per 5 ne avanzano 4, quindi termina per 9 (o per 4, che però non è dispari).
In fila per 7 ne avanzano 0, quindi il numero è multiplo di 7.


fila
resto
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7
0
7
49
119
189
259
329
399
469
539
609
679
749
819
889
959
1029
1099
1169
1239
6
5
11
29
59
89
119
149
179
209
239
269
299
329
359
389
419
449
479
509
539
5
4
9
19
29
39
49
59
69
79
89
99
109
119
129
139
149
159
169
179
189
4
3
7
19
39
59
79
99
119
139
159
179
199
219
239
259
279
299
319
339
359
3
2
5
29
59
89
119
149
179
209
239
269
299
329
359
389
419
449
479
509
539
2
1
3
9
19
29
39
49
59
69
79
89
99
109
119
129
139
149
159
169
179

In tabella sono riportati tutti i possibili risultati che possono soddisfare le varie disposizioni. Dalla quarta colonna sono stati riportati solo i valori che finiscono per 9.

Si vede così che il primo numero che soddisfa le richieste è N = 119.

Non è però l’unico, il minimo comune multiplo dei numeri da 2 a 7 è 420, e sommando 420 a 119 si ottiene 539, che risulta anch’esso soluzione del problema come 959, 1379, ecc.


Soluzione alternativa: un modo semplice di risolvere il problema è il seguente (simile a quanto fatto nel post 41. 17 Cammelli).
Visto che aggiungendo 1 solo gatto si possono completare le fila per 2, 3, 4, 5 e 6, si ha che N+1 deve contenere il minimo comune multiplo di questi numeri, cioè 60.
Ma 60 – 1 = 59 non è divisibile per 7. Proviamo allora con il doppio e possiamo così verificare che in questo caso sono soddisfatte tutte le condizioni richieste.

 


(Aritmetica di Diofanto Alessandrino, libro 2, questione 8)
 
Dividere un quadrato dato in due quadrati
 
Non è, invece, possibile dividere un cubo in due cubi, o un biquadrato in due biquadrati, ne’, in generale, dividere un’altra potenza di grado superiore al secondo in due altre potenze dello stesso grado: della qual cosa ho scoperto una dimostrazione veramente mirabile, che non può essere contenuta nella ristrettezza del margine.

188. Hasselblad

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A fine marzo 2014 è stata messa all'asta la macchina che nel 1971 sbarcò sulla Luna a bordo della missione Apollo 15, l'unica Hasselblad al mondo ad essere tornata dal suo viaggio di esplorazione spaziale.
L'Hasselblad 500 EL Data Camera Hedc fu usata dal pilota James Irwin che scattò 299 fotografie attorno alla zona dell'allunaggio, il Mare Imbrium. L'obiettivo montato è quello originale, un Nasa Biogon 60 mm 3.5, un raro grandangolo con disegno ottico e trattamento antiriflesso studiato appositamente per lavorare al di fuori dell'atmosfera terrestre. Di tutte le 14 fotocamere Hasselblad usate durante la missione solamente la camera di Irwin fece ritorno sulla Terra.
 


O almeno così riportavano i giornali, perché in effetti Paolo Attivissimo(esperto nel riconoscere bufale, ma soprattutto di missioni spaziali) ha messo in dubbio quanto riportato, e cioè che:
“L'oggetto proposto è indubbiamente una bellissima Hasselblad motorizzata, di certo molto simile a quelle modificate per l'uso all'esterno sulla Luna durante le missioni Apollo; il colore argento (per riflettere il calore ed evitare surriscaldamenti al Sole; le Hasselblad per uso a bordo erano nere), l'obiettivo Zeiss Biogon, il tasto di scatto più grande e le leve di regolazione maggiorate e molti altri dettagli corrispondono.”



 
 
In seguito si fa notare che secondo gli esperti non è vero che una sola fotocamera usata sulla Luna tornò a Terra, anche quella di Alan Shepard (Apollo 14) e probabilmente quella di Gene Cernan (Apollo 17) furono riportate, anche se non si sa che fine abbia fatto quella di Cernan. Inoltre, probabilmente, aveva volato fino all'orbita lunare, ma senza alcuna indicazione che fosse stata usata sulla Luna: una distinzione importante dal punto di vista della rarità e quindi del valore collezionistico dell'oggetto.


Hasselbladè un costruttore di macchine fotografiche svedese di altissima qualità con sede a Göteborg.

L'azienda è stata fondata nel 1841 come società di commercio. Nel 1890, Hasselblad ha cominciato a distribuire i prodotti fotografici della Eastman Kodak e della italiana Murer & Duroni. Il ramo della fotografia è stato sviluppato da Victor Hasselblad durante la seconda guerra mondiale, quando fu incaricato dall'aeronautica svedese di sviluppare una macchina fotografica per delle riprese aeree. Forse l'uso più famoso della macchina fotografica è stato durante le missioni spaziali.

Le macchine fotografiche Hasselblad sono tuttora ampiamente usate da fotografi professionisti. Fra i motivi che hanno dato origine al mito troviamo la qualità eccellente dell'immagine impressa su pellicola di formato 6x6.
 

Un bell’esempio sono le foto di Ansel Adams che è stato tra i più popolari fotografi al mondo, dedicando l’intera vita ad immortalare la natura in bianco e nero.
 
 
 
 

Negli ultimi venti anni della sua vita la macchina utilizzata per le sue foto fu proprio una Hasselblad 6x6.
Ansel Adams fu uno dei primi a vincere il premio Hasselblad nel 1981. L’anno successivo lo vinse Henri Cartier-Bresson.
 
 
Moon over half dome
 
 
 
 
 
 

189. Sudoku

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Il Sudoku (in giapponese: ji wa dokushin ni kagiru, in italiano "sono consentiti solo numeri solitari") è un gioco di logica formato da una matrice 9 × 9 (dove ciascuna cella può contenere un numero da 1 a 9) e in 9 "sottomatrici"3 × 3.
La matrice ha da 20 a 35 celle contenenti un numero (indizio).

Scopo del gioco è quello di riempire le caselle bianche con numeri da 1 a 9, in modo tale che in ogni riga, colonna e sottomatrice siano presenti tutte le cifre da 1 a 9 senza ripetizioni.

La versione moderna del gioco fu pubblicata per la prima volta nel 1979 dall'architetto statunitense Howard Garns. Nel 1984 fu diffuso in Giappone dalla casa editrice Nikoli. Divenne noto a livello internazionale soltanto a partire dal 2005.

Il numero delle soluzioni del Sudoku classico è 6.670.903.752.021.072.936.960, approssimativamente 6,67 x 1021.
In realtà, il numero delle soluzioni sostanzialmente diverse escludendo le simmetrie dovute a rotazioni, riflessioni e permutazioni si riduce a 5.472.730.538.

Questo gioco è un caso più facile da risolvere di un famoso gioco di logica a cui si è dedicato anche Eulero: i quadrati greco-latini.

Il Sudoku è un gioco di logica (non di matematica), in quanto non ha a che fare con i numeri. Le proprietà dei numeri non vengono mai utilizzate e neppure viene mai utilizzato il fatto che siano dei numeri: il gioco sarebbe esattamente identico se anziché i primi nove numeri si usassero le prime nove lettere dell'alfabeto oppure nove simboli diversi tra loro.

Si tratta di un problema di esistenza e unicità a cui non è facile dare una risposta.

La domanda è: quanti indizi sono necessari (cioè quanti numeri devono essere presenti nella configurazione iniziale) per poter costruire un Sudoku con un’unica soluzione?

Nel gennaio 2012 è stato dimostrato che questo numero (minimo) è 17.

In altri termini con meno di 17 indizi non esiste un’unica soluzione.

Nel seguito è riportato un esempio di Sudoku Facile:
 



Riporto anche la soluzione e la versione con le lettere:
 

 

Ed infine un Sudoku Diabolico con solo 22 indizi:

 

 
Per la soluzione potete vedere qui:
 

 

190. Ventilatori

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Questa mattina ero seduto ad un tavolino di un bar e avevo accanto uno di quei ventilatori senza pale.



A differenza dei comuni ventilatori non hanno le classiche pale e apparentemente non ci sono organi in movimento.
Il design è altamente tecnologico e (anche se tutto sembra fermo) l'aria viene aspirata dalla parte bassa del ventilatore (che fa anche da supporto) tramite una turbina elettrica e viene iniettata a forte velocità nell'anello circolare sovrastante che funge da espansore e da qui viene poi inviata all'ambiente esterno, dopo aver sfruttato particolari effetti aerodinamici interni.
 
 
Il flusso d'aria costante, direzionale e uniforme sfrutta il cosiddetto Effetto Coanda.
 
 
Come funziona

In sostanza, l’aria aspirata dal motore posto alla base, viene emessa quindici volte più velocemente.
 
 
 
Nel cerchio vuoto si forma una sorta di mini tornado. Ogni secondo vengono espulsi circa 400 litri d'aria.
 
 
Presso il centro di ricerca e sviluppo Dyson, nel Regno Unito, James Dyson ha sviluppato il suo «Dyson Air Multiplier» che si rifà in parte ad un altro suo prodotto di successo: l'asciugamani ad aria Dyson, progettato nel decennio scorso, ha la caratteristica di asciugare le mani in pochi secondi ed utilizza fino all’80% in meno di energia rispetto agli asciugamani ad aria calda. Il prodotto è presente oggi in molti bagni di scuole e uffici.
 
 
 
L’effetto Coanda è la tendenza di un getto di fluido a seguire il contorno di una superficie vicina. Henri Coanda lo brevettò nel 1936.
 
 
 
 
Il fluido, muovendosi lungo la superficie provoca attrito, che tende a farlo rallentare. La resistenza al movimento del fluido viene applicata però solo alle particelle di fluido immediatamente a contatto con la superficie. Le particelle di fluido esterne, a causa delle interazioni molecolari che tendono a tenerle unite a quelle interne, cambieranno direzione dunque verso di esse a causa della differenza di velocità, facendo quindi aderire il fluido alla superficie stessa.
 
L'effetto può anche essere dimostrato matematicamente a partire dall'integrazione delle equazioni di Eulero nella direzione normale a una linea di flusso curva.
 
Equazioni di Eulero
Dove ρè la densità del fluido, u la sua velocità, Pla pressione, Et l’energia totale per unità di volume.
Le prime due equazioni del sistema descrivono il bilancio della massa (equazione di continuità) e della quantità di moto in un fluido.
 
Le equazioni di Eulero trascurano la viscosità del fluido.

Quando questa assume rilevanza, la forma generale delle equazioni del moto di un fluido è data dalle equazioni di Navier-Stokes, che debbono il loro nome a Claude-Louis Navier e a George Gabriel Stokes che le formalizzarono.
La loro soluzione analitica generale rappresenta attualmente uno dei problemi irrisolti della matematica moderna (i cosiddetti 7problemi per il millennio) per il quale vale il premio Clay; soluzioni analitiche particolari si hanno in casi estremamente semplificati mentre soluzioni approssimate si ottengono tipicamente ricorrendo a metodi propri dell'analisi numerica e all'uso congiunto del calcolatore.

191. La Curvatura degli Ombrelloni

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Se le persone credono che la matematica non sia semplice, è soltanto perché non si rendono conto di quanto la vita sia complicata.
                                                                                                    John von Neumann


La matematica è una scienza a buon mercato. A differenza della fisica o della chimica, non richiede di particolari attrezzature, basta osservare ciò che ci sta intorno, e qualche cosa su cui congetturare si trova sempre.

Dopo la sosta al bar, sono andato in spiaggia e una delle prime cose che ho notato è stata la particolare forma degli ombrelloni.









E’ da diversi anni che volevo scrivere un post sulla loro forma e questi ultimi mi hanno proprio fornito lo spunto che cercavo.


Claude Perrault(1613-1688) è stato un medico (di professione) e architetto (per diletto) francese. Morì per un'infezione contratta dopo aver sezionato un cammello.
Malgrado si ritenesse un architetto dilettante, a lui si deve la facciata est del Louvredi Parigi.
Terzo in una famiglia di sette figli, ebbe una formazione enciclopedica, con la naturale curiosità e lo spirito critico dello scienziato.
Il fratello Charles fu uno scrittore, autore del celebre libro di fiabe Contes de ma mère l'Oye (it. I racconti di Mamma Oca), raccolta di undici fiabe fra cui Cappuccetto Rosso, Barbablù, La bella addormentata, Pollicino, Cenerentola e Il gatto con gli stivali.

Uno dei problemi che si pose Claude Perrault, giocando con il suo orologio da taschino posto sul tavolo e provando a trascinarlo per la catenella fu:

se trasciniamo un oggetto posto su un piano orizzontale con una corda, quale sarà il percorso dell’oggetto se l’altro capo scorre lungo una linea retta situata sullo stesso piano?

Non riuscendo a risolvere il problema, lo pose quindi all'amico Leibniz(1646-1716) all'epoca del suo soggiorno a Parigi (1672-1676), la soluzione che consiste nella determinazione della curva, venne pubblicata nel settembre del 1693.

La proprietà geometrica caratteristica della curva, è dunque che, in ogni suo punto, il segmento di tangente compreso tra il punto stesso e la retta fissa ha lunghezza costante uguale alla lunghezza della corda. Da tale proprietà se ne deduce l'equazione differenziale.

Per essere precisi, Leibniz cominciò a studiare la curva del moto, ma fu Huygens che riuscì a definirla con precisione. La curva venne chiamata Trattrice(dal latino tractrix, che deriva a sua volta da trahere, trainare).
Una sua proprietà è di avere come evoluta una Catenaria.

 
Trattrice con oggetto posizionato inizialmente nel punto (4,0)


L’area compresa tra la Trattrice (con lunghezza L della corda) e il suo asintoto è: 

 

La rotazione della Trattrice intorno al proprio asintoto genera la Pseudosfera, che deve il nome al fatto che la sua curvatura è costante in ogni punto e opposta a quella della Sfera:
 
k = -1/L2

Tale superficie fu proposta da Eugenio Beltrami (1835-1900) come modello di geometria iperbolica nel 1868.



Essa, infatti, localmente soddisfa gli assiomi della geometria iperbolica, allo stesso modo di come la superficie di un Cilindro localmente è un modello equivalente ad un piano euclideo o la Sfera uno di geometria ellittica.
 
E’ importante sottolineare che la Pseudosferapossiede una curvatura negativa costante, cioè, in maniera analoga alla Sfera (anche se meno evidente), in ogni suo punto si ha lo stesso valore di curvatura.

Un altro esempio è la superficie di Dini che può essere vista come una "torsione" della Pseudosfera. Più precisamente, è una superficie ottenuta assegnando a una Trattrice un moto elicoidale intorno alla propria retta caratteristica. È quindi una superficie elicoidale. Per confronto, la Pseudosferaè ottenuta facendo ruotare una Trattrice intorno alla propria retta caratteristica, ed è quindi una superficie di rotazione.
Come la Pseudosfera, la superficie di Dini ha curvatura gaussiana costante negativa.




Superficie e Volume della Pseudosferasono rispettivamente:

 
Per la sfera invece si ha (come noto):
 
 

La geometria piana di Euclide si basa su 5 postulati.

Il più famoso di questi è il quinto postulato:

“per un punto esterno ad una retta, si può condurre una sola parallela alla retta”.

 
Senza entrare nei dettagli, possiamo dire che se non si accetta il quinto postulato, si hanno 2 alternative, alle quali corrispondono 2 diverse geometrie non euclidee:

1.    “non si può condurre alcuna parallela”                       (geometria ellittica)

2.    “si possono condurre almeno 2 rette parallele”         (geometria iperbolica)

 
Si distinguono 2 tipi essenziali di curvatura:

·         curvatura estrinseca: è la curvatura posseduta dall'oggetto in relazione ad uno spazio piatto di dimensione superiore in cui è immerso e determinabile solo confrontando elementi dell'oggetto in relazione ad elementi dello spazio contenitore;

·         curvatura intrinseca: è la curvatura determinabile utilizzando solo operazioni eseguite su elementi dell'oggetto medesimo.

Un esempio di curvatura estrinsecaè quella di una superficie cilindrica nello spazio tridimensionale: le linee tracciate sul cilindro sono curve se confrontate con le rette dello spazio in cui il cilindro è immerso. La geometria intrinsecadel Cilindroè invece piatta, in quanto su di essa valgono tutti gli assiomi del piano euclideo.

Come si è detto, un Cilindro ha curvatura intrinseca nulla.
 
ANDY WARHOL, Campbell’s Soup II, 1969, screenprint on woven paper, 88.9 × 58.4 cm. Copyright the Andy Warhol Foundation for the Visual Arts. Courtesy the Andy Warhol Museum, Pittsburgh.


Questo può essere facilmente compreso, pensando che una etichetta di un barattolo non è altro che un foglio rettangolare arrotolato.

 

 

 

Una Sferaha invece una curvatura intrinseca, determinabile rimanendo all'interno della superficie stessa: sulla Terra, un percorso che parte dal polo nord scendendo lungo un meridiano, ruota ad angolo retto lungo un parallelo e nuovamente ad angolo retto lungo un altro meridiano, ritorna al punto di partenza.



Mentre un percorso analogo eseguito su un piano non ripassa per lo stesso punto.
 
 

Tornando all’ombrellone, possiamo provare a scomporlo in figure geometriche semplici; procedendo dal basso verso l’alto avremo così:

·         il telo giallo costituente la parte più importante, che può essere pensato come una calotta sferica, la cui curvatura è quindi positiva

·         il secondo telo che sembra riprodurre una Pseudosfera (curvatura negativa)

·         a seguire una parte cilindrica, una pseudosferica e una sferica.
 
 
 

  
Si vede quindi che nello stesso oggetto si possono trovare diverse tipologie di superfici.
 
 
 


Un altro modo per descrivere la Trattrice, è quella di considerare un cane che viene trascinato dal suo padrone tramite un guinzaglio, lungo un percorso rettilineo: il cane percorrerà una Trattrice.



 
 
 
 
 

 


192. I Fiori di Avatar

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Nel precedente post, si è visto che la superficie di Dini (come la Pseudosfera) possiede l’interessante caratteristica di avere una curvatura negativa costante e può essere creata con la "torsione" della Pseudosfera.
Più precisamente, è una superficie ottenuta assegnando ad una Trattrice un moto elicoidale intorno alla propria retta caratteristica:
 
 
 
Per confronto, la Pseudosferaè ottenuta facendo ruotare una Trattriceintorno alla propria retta caratteristica.
 
Ulisse Dini descrisse la superficie con le seguenti equazioni parametriche:
 

 
A volte, raccontando le proprie idee si finisce per capirle meglio. Ed è stato così che, dopo una chiacchierata, il mio vicino di scrivania ha notato come la superficie di Dini sembri proprio essere stata presa come modello matematico per disegnare i fiori del film Avatar:
 
 
 
 

 

193. Azoto

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E’ estate, una calda estate. E allora fa sempre piacere uscire a prendere un po’ d’aria e può capitare di chiedersi perché quest’aria ha una certa composizione e così tanto Azoto.
Oppure, in una di queste giornate dove il tasso di umidità è al limite della sopportazione, di pensare a quale sia la percentuale di vapore acqueo e quanta acqua può venir “prodotta” da un condizionatore.

Nel post 93. Clorofilla ed Emoglobina si sono prese in considerazione le abbondanze degli elementi chimici nell’Universo, nella crosta terrestre, nell’acqua di mare e nel corpo umano.

La crosta terrestreè l’unica dove l’Ossigenoè al primo posto (47%) e il Silicioal secondo (28%); negli altri casi è sempre l’Idrogeno il più abbondante e il Silicio si trova solo nella crosta terrestre.

Dell’Azoto si ha qualche traccia significativa solo nel corpo umano.

 

Se ora prendiamo in considerazione l’atmosfera terrestre abbiamo una situazione ancora una volta completamente differente:
l’ariaè composta dal 78,1% di Azoto, dal 20,9% di Ossigeno, dallo 0,95% di Argon ed in percentuali sempre inferiori:
Anidride Carbonica, Neon, Elio, Metano, Krypton, Idrogeno, ecc.


 

 

Leonardo da Vinci definiva l’atmosfera una specie di fluido pesante, compressibile e resistente, che avvolge la sfera della Terra e dell'acqua; il peso e la pressione che essa esercita su tutti i corpi alla superficie della Terra furono riconosciuti da Galileo Galilei.

Il vapore acqueo nell'aria è di solito meno dell'1% in volume, ma può raggiungere il 4% nei climi umidi; è ovvio che la quantità di vapor d'acqua saturo presente nell'aria dipende dalla temperatura.

Attenzione: quando parliamo di vapore acqueo, non stiamo prendendo in considerazione le nuvole… In meteorologia una nuvola è costituita da minute particelle d'acqua condensata e/o cristalli di ghiaccio, sospese per galleggiamento nell'atmosfera e solitamente non a contatto con il suolo.


Nell'antichità erano conosciuti solo pochi elementi: Carbonio, Oro, Argento, Rame, Zolfo, Stagno, Piombo, Mercurio, Antimonio e Ferro; mentre Arsenico e Zincoerano note prima del XV secolo; infine, all’epoca della rivoluzione francese erano conosciuti (in ordine di scoperta):
 

Fosforo                                  1669
Cobalto                                  1737
Platino                                   1748
Nichel                                    1751
Bismuto                                 1753
Idrogeno                               1766
Azoto                                    1772
Cloro                                      1774
Manganese                           1774
Ossigeno                              1774
Molibdeno                             1782
Tellurio                                   1783
Tungsteno                             1783


 
https://en.wikipedia.org/wiki/Timeline_of_chemical_element_discoveries
Elementi chimici noti nel 1790



Il rameè forse il più antico metallo conosciuto, così importante da dare il nome ad un periodo durato diversi millenni: l’età del rame.

L'età del bronzo indica invece il periodo successivo caratterizzato dall'utilizzo sistematico ed esteso della metallurgia del bronzo che, per quanto riguarda l'Europa, si estende dal 3500 a.C. al 1200 a.C. circa.
Il termine bronzo identifica la lega rame/stagno.
Tornando ad Azoto e Ossigeno, questi furono identificati all’incirca nello stesso periodo 1772 e 1774.
Daniel Rutherford chiamò l’Azoto“aria nociva”, mentre altri lo soprannominarono “aria bruciata”. Antoine Lavoisier (padre della chimica moderna) gli diede il nome di Azoto(dal greco azotos, senza vita).
Il nome inglese Nitrogen significa “formante nitro” e deriva dal fatto che il nitrato di potassio (sale di potassio dell'acido nitrico, comunemente noto anche con il nome di salnitro o nitro) è un minerale comune che contiene Azoto.


La risposta al perché l’Azoto sia l’elemento principale dell’aria con 4 parti su 5 si può trovare nelle seguenti argomentazioni:

o   è un gas volatile
o   e’ inerte con i materiali che compongono la crosta terrestre
o   e’ molto stabile in presenza di radiazione solare
 
Nella composizione dell’Universo, Ossigeno e Azoto hanno all’incirca la stessa percentuale (anche se insieme arrivano solo all’1%), ma l’Ossigenoè sicuramente meno inerte dell’Azoto(come riportato sopra, dove si può notare quanto Ossigeno ci sia nella crosta terrestre).

L’Azotoè un gas inerte, in condizioni opportune ha la fondamentale funzione di fertilizzare il suolo, ed è indispensabile ai vegetali quanto la vitamina C lo è per noi. Raramente reagisce con altre sostanze e la difficoltà di farlo partecipare a reazioni importanti lo rese una delle sostanze più studiate da diverse generazioni di chimici.

Per "catturare" l’Azoto si procede in questo modo:

o   si porta il gas ad alte temperature
o   lo si mette a contatto con l’idrogeno
o   si aumenta la pressione a centinaia di atmosfere
o   si aggiunge l’Osmio che funge da catalizzatore

A questo punto l’aria si è trasformata in Ammoniaca, NH3.
Questa sostanza viene utilizzata per molti scopi ed è alla base di tutti i fertilizzanti.

L’Azotoliquefa a 77,35 K (−195,82 °C) e solidifica a 63,14 K (−210,03 °C).

Se liquefassimo l’aria di un appartamento medio, otterremmo circa 400 litri di Azoto liquido, mentre l’acqua raccolta dipende dalla percentuale dell’umidità e dalla temperatura:

 
 
Con una temperatura che supera i 30 gradi e percentuali di umidità dell’ordine dell’80%, si potrebbero avere tra i 5 e i 10 litri d’acqua (senza considerare l’apporto dato da esseri umani e animali presenti).


Malgrado la sua particolare attitudine di gas inerte, l’Azotoè presente in molte sostanze. In natura come nitrato di PotassioKNO3(salnitro) e nitrato di Sodio NaNO3 (nitro del Cile). E’ un costituente di proteinee acidi nucleici.
 
I più importanti ossidi di Azoto sono il monossidoNOe il diossidoNO2.
 
Non è possibile elencare tutte le sostanze in cui è presente l’Azoto e mi limiterò ad alcune delle più note:
 
Acido nitrico                       HNO3          (con l’acido cloridrico forma l’acqua regia)
 
Cianuro                               CN-   
 
Nicotina                               C10H14N2               
 
Trinitrotoluene                   CH3C6H2(NO2)3     (noto anche come tritolo o TNT)
 
Nitroglicerina                     C3H5(ONO2)3      
 
 
Inoltre: Caffeina, Morfina, Serotonina, Adrenalina, Idrazina, ecc.
 

 
https://en.wikipedia.org/wiki/Timeline_of_chemical_element_discoveries

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