Come funziona il Sole? (video)

In questo filmato da un minuto, possiamo trovare una bella spiegazione del perché il Sole riesce a fornirci la sua indispensabile energia.

Lo sapevate che se il Sole fosse alimentato dalla combustione, ad esempio, di benzina o legno, si sarebbe spento in poche migliaia di anni? Come mai invece splende da quasi 5 miliardi di anni? In realtà il Sole è come un grande sottomarino nucleare nel cielo. Infatti è alimentato da reazioni nucleari che fondono insieme nuclei di idrogeno per formare elio e anche altri elementi più pesanti. Queste reazioni di fusione rilasciano enormi quantità di energia. In questo modo il Sole sta lentamente convertendo la sua massa in energia, sotto forma di luce. Ed ha ancora abbastanza carburante per durare altri 5 miliardi di anni.

La cosa più curiosa è che sulla Terra abbiamo bisogno di rendere l'idrogeno 100 volte più caldo rispetto a come è nel Sole per ottenere una reazione di fusione. Come mai sul Sole bastano temperature più basse? Si tratta del famoso effetto tunnel.

L'effetto tunnel consiste nel fatto che esiste una piccola possibilità che gli atomi di idrogeno si fondano lo stesso anche se non hanno abbastanza energia. Il Sole è così grande ed ha così tanto idrogeno che questa piccola probabilità diventa una continua certezza. Ed è questo straordinario effetto quantistico che, alla fine, tiene il Sole acceso!

Nel seguente filmato potete vedere quanto ho appena scritto con delle divertenti vignette. Buona visione a tutti.

Le grandi scoperte della scienza: la Fisica

Non è facile trovare dei buoni documentari scientifici su YouTube in italiano. In questo caso ho avuto fortuna e ho trovato questo bellissimo filmato che parla delle grandi scoperte della scienza e in particolare delle grandi scoperte della Fisica da Galileo ad oggi. Una carrellata storica su come la Fisica, in soli quattro secoli, grazie al metodo scientifico sperimentale, ha cambiato totalmente la nostra conoscenza dell'Universo ed ha rivoluzionato la nostra tecnologia.

Si tratta di una visione molto consigliata per i giovani che in Italia non sono sufficientemente sollecitati ad appassionarsi di questioni scientifiche.

Buona visione a tutti, e speriamo che tutto questo vi appassioni.

Il gatto di Schrödinger

Si avverte che nel seguente video nessun gatto è stato maltrattato ;-) Tornando seri, avete mai sentito parlare del gatto di Schrödinger? Probabilmente molti di voi conosceranno una versione di questo famoso esperimento mentale.

Si tratta di mettere un gatto in un bunker con dell'esplosivo instabile che ha il 50% di probabilità di esplodere nel minuto successivo e il 50% di non fare niente. Bisogna sapere che la versione con l'esplosivo è quella che dobbiamo ad Einstein, Schrödinger preferiva ricorrere ad una fiala di gas velenoso.

In buona sostanza, finché non guardiamo nel bunker, non sappiamo se il gatto è vivo o morto; quando guardiamo lo troviamo o vivo o morto. Ma se ripetiamo l'esperimento molte volte e con molti gatti, bunker ed esplosivi, vedremo che metà delle volte il gatto sopravvive, e l'altra metà delle volte non avrà la stessa fortuna...

L'interpretazione della Meccanica Quantistica è che prima di guardare, il gatto sia in una sovrapposizione di stati, cioè sarebbe sia morto che vivo ed è la nostra azione del guardare che forzerebbe la natura a prendere una decisione. In pratica la nostra curiosità potrebbe uccidere il gatto. A questo punto mettiamoci dal punto di vista del gatto all'interno del bunker. Esso vedrà l'esplosivo saltare in aria e poi muore, oppure l'esplosivo non salta in aria e il gatto non vede nulla. Non c'è l'opzione: "l'esplosivo è saltato in aria e il gatto non l'ha visto esplodere". La realtà del gatto è profondamente legata all'esito dell'esperimento ed è la nostra osservazione dell'esperimento che costringe la natura a "collassare" in una opzione o nell'altra.

Anche noi siamo come il gatto: o il gatto muore e lo vediamo morto, oppure vive e lo vediamo vivo. Chi ci sta osservando per costringere la natura a collassare in una realtà?

Oppure entrambe le possibilità avvengono in parallelo all'interno di un multiverso più grande?

Questo problema del "collassare in una realtà" è una delle più grandi domande senza risposta nella Meccanica Quantistica. Personalmente non è nemmeno un problema molto grave, perché una cosa è la teoria scientifica della Meccanica Quantistica con la sua descrizione, una cosa ben diversa è la sua interpretazione, che è più una questione filosofica.

Bene, a questo punto godetevi il filmato che descrive quanto ho scritto con delle simpatiche vignette.

Buona visione a tutti. (Purtroppo per il momento è disponibile solo il link).

http://www.youtube.com/watch?v=IOYyCHGWJq4&feature=share

Come superare la velocità della luce!

Sappiamo perfettamente che la teoria della Relatività Speciale (o ristretta) di Einstein impone una velocità cosmica limite: nulla può superare la velocità della luce. In particolare i corpi dotati di massa, questa velocità non possono nemmeno raggiungerla, quelli privi di massa (come i fotoni), possono muoversi solo alla velocità della luce.
In realtà la definizione corretta non è proprio questa, il vero postulato della Relatività Speciale dice che la luce si muove alla stessa velocità in tutti i sistemi di riferimento, da questo poi discende il fatto che nessun corpo dotato di massa può muoversi più velocemente della luce in un dato sistema di riferimento.
Però esiste un "trucchetto" per superare la velocità della luce.
Supponiamo di puntare un fascio laser sulla Luna, lo spot luminoso attraversa il diametro lunare in circa mezzo millisecondo, ciò significa che si muove circa 20 volte più velocemente della luce. I singoli fotoni emessi dal laser si muovono verso la Luna alla velocità della luce, ma l'immagine del punto luminoso si muove 20 volte più velocemente.
In questo caso non viene violata alcuna legge fisica, perché ciò che si sta muovendo non è un corpo fisico, ma una immagine.

Nel seguente filmato possiamo vedere quanto ho appena scritto in una sequenza di simpatiche vignette. Buona visione a tutti.

Come funziona il radar, spiegato in 10 secondi

Radar significa RAdio Detection And Ranging la cui traduzione letterale sarebbe: "individuazione e misurazione di distanza via radio". La distanza di un oggetto è data dal prodotto tra il tempo e la velocità delle onde radio riflesse dall'oggetto stesso, diviso per 2. Come mai si usano onde radio? Perché a causa della loro lunghezza d'onda possono attraversare aria, nebbia, nuvole e altri ostacoli analoghi. Sarebbe possibile usare anche la luce per l'individuazione e la misurazione di distanza, in questo caso si parlerebbe di Lidar (Light Detection And Ranging).

Buona visione del filmato.

Cos'è la materia oscura? La Fisica in un minuto.

Avete mai avuto l'impressione che fuori ci sia qualcosa di più grande, qualcosa che non potete vedere? In effetti c'è e si chiama materia oscura. La materia oscura è sparsa nello spazio e inghiotte la Via Lattea e le altre galassie. E' quattro volte più abbondante della materia visibile e finora non è mai stata vista in maniera diretta.
Come facciamo a sapere che c'è? A causa della gravità. Una galassia è come una gigantesca giostra su cui sono salite tutte le stelle. Per rimanere a bordo, ogni stella deve tenersi stretta (e qui entra in gioco la gravità), altrimenti verrebbe spazzata via nello spazio. Il problema è che la forza di gravità dovuta a tutte le stelle che vediamo non è abbastanza forte per tenere unite le galassie (tutte le stelle dovrebbero sfuggire via dalla giostra). Ma le stelle non sfuggono. E' come se ci fosse una corda invisibile che le aiuta a mantenersi a bordo. I fisici ritengono che questa corda sia la forza gravitazionale dovuta a materia che non possiamo vedere, da qui il nome di materia oscura.
Come facciamo a conoscere la velocità delle stelle appartenenti a galassie lontane? L'effetto doppler (che è la causa del perché la sirena della polizia si sente a toni più alti quando la volante si avvicina e a toni più bassi quando si allontana) funziona anche per la luce. E' così che funziona l'autovelox, ed è così che gli astronomi misurano la velocità di rotazione delle galassie.
La cosa affascinante è che utilizziamo ciò che si può vedere per avere informazioni su ciò che non si può vedere.

Nel seguente video (della durata di poco più di un minuto), possiamo vedere ciò che ho scritto accompagnato da simpatiche vignette.

Buona visione a tutti.

Cos'è la gravità? La Fisica in un minuto.

Conosciamo tutti la gravità come "il motivo per cui gli oggetti cadono", ma la gravità è molto, molto più di questo. La gravità è una forza attrattiva a lungo raggio tra tutti gli oggetti dotati di massa: è quel che ci impedisce di volare via dalla Terra, è ciò che mantiene la Terra in orbita attorno al Sole, ed è ciò che ha permesso al Sole di formarsi 5 miliardi di anni fa [nel video c'è scritto mezzo miliardo, ma è un errore: il Sole si è formato 5 miliardi di anni fa, fidatevi].
E' sorprendente pensare che ogni oggetto con una massa attragga tutti gli altri nell'Universo: questo significa che il tuo cane, la Terra, e un buco nero nella galassia di Andromeda, distante 2,5 milioni di anni luce da noi, sono tutti attratti gravitazionalmente da te, e tu da loro. Nel diciassettesimo secolo, Isaac Newton scoprì che l'intensità della forza gravitazionale diminuisce come il quadrato della distanza tra due oggetti - quindi, se sei ad una distanza doppia, la gravità è quattro volte meno intensa. Scoprì anche che la forza di gravità è proporzionale alla massa degli oggetti in questione: più un oggetto è massiccio, più è intensa la forza gravitazionale. Ecco perché tutti noi possiamo sentire la Terra che ci attrae, ma non sentiamo l'attrazione della Luna - è più piccola e più lontana (la gravità della Luna è abbastanza forte da causare le maree, però!).
E quando prima ho detto che la gravità è un'attrazione tra oggetti dotati di massa, ho mentito. Intendevo oggetti con ENERGIA. Perché oltre agli oggetti massicci, la gravità attrae anche la luce e altre particelle prive di massa (ma dotate di energia), cosicché un fotone di luce può essere leggermente deviato passando vicino al Sole, o essere completamente intrappolato da un buco nero.

Ora capisci la gravità della situazione? (O la situazione della gravità...)

Nel seguente filmato potete vedere ciò che ho appena scritto con spiegato con delle simpatiche vignette.

Buona visione a tutti.

La pressione della luce (pressione di radiazione)

La luce potrebbe essere descritta come se fosse uno sciame di pallottole. In certe condizioni la luce si comporta effettivamente come se fosse uno sciame di particelle di qualche specie.

Il modello corpuscolare della luce funziona bene ed è confermato da vari esperimenti. In questo caso si vuole percorrere la strada inversa: osserviamo qualche fenomeno che vale per i proiettili e constatiamo se lo stesso fenomeno si verifica anche per la luce.

Quando si spara ad un barattolo il proiettile riesce a farlo volare via. Qualcosa di simile dovrebbe avvenire anche con la luce. Possibilmente non sarà in grado di far volare via un oggetto come un barattolo, ma ci aspettiamo che produca comunque una lieve spinta.

Una teoria per funzionare bene deve funzionare in due sensi. Deve riassumere ciò che già sappiamo e deve suggerire anche nuovi esperimenti da realizzare.

Per questo vediamo come realizzare un esperimento che possa mettere in evidenza la pressione prodotta dalla luce (pressione di radiazione). Quello che vi presento, è uno di quei piccoli gioielli della didattica (secondo me ancora insuperati) che sono i film prodotti dal Physical Science Study Committee (PSSC).

L'esperimento che vedremo mostra che la luce è formata da particelle, cosa davvero affascinante, perché sappiamo anche che in altri esperimenti la luce invece si comporta come se fosse un'onda (dualismo onda-particella).

Buona visione a tutti.

Nobel per la Fisica 2013 a Peter Higgs e François Englert

C’era molta attesa per il premio Nobel per la Fisica del 2013. Dopo un po’ di ritardo sono arrivati i nomi dei fisici Peter Higgs e François Englert. La motivazione? E’ ovvia: avere previsto l’esistenza del famoso bosone di Higgs già nel lontano 1964. Peter Higgs è già noto al pubblico, perché la particella scoperta al CERN ha preso il suo nome, l’altro fisico è meno noto, ma anche lui nel 1964 aveva previsto l’esistenza di questa importante particella elementare e del meccanismo che spiega l’origine delle masse delle particelle elementari.

Questa è una grande soddisfazione anche per i molti fisici italiani che hanno lavorato al CERN e hanno contribuito alla scoperta del Bosone di Higgs.

Nel seguente filmato possiamo vedere un servizio curato da INAF Tv dedicato al premio Nobel per la Fisica del 2013.

Buona visione.

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Il bosone di Higgs e il campo di Higgs

Il 6 marzo 2013 veniva annunciata la scoperta del bosone di Higgs, una particella elementare prevista nel Modello Standard delle particelle elementari. La sua esistenza fu prevista sin dal 1964 ed è stata una ricerca difficile ma appassionante. Ma perché il bosone di Higgs è così importante? E poi, cosa è esattamente questa particella? Cosa è il campo di Higgs? Le risposte a queste domande le potete trovare in questo filmato (in inglese) della durata di circa 18 minuti. Si tratta di una spiegazione molto chiara che può essere illuminante per i curiosi del fantastico mondo delle particelle elementari.

Buona visione a tutti.

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La notazione di Dirac della Meccanica Quantistica

La Meccanica Quantistica è una parte della Fisica che descrive i fenomeni microscopici. Questi fenomeni hanno delle caratteristiche peculiari che differiscono in maniera sostanziale dai fenomeni descritti dalla meccanica classica. Per descrivere tali fenomeni è stato necessario sviluppare e utilizzare una notazione matematica “su misura”. Stiamo parlando della notazione di Dirac (detta anche notazione bra-ket) che serve a descrivere gli stati quantici.

In questo filmato (in inglese, ma si capisce bene lo stesso con un minimo di sforzo) possiamo vedere una magistrale spiegazione dei fondamenti della notazione di Dirac e della sua applicazione al fenomeno della polarizzazione dei fotoni. Si tratta di un primo filmato dedicato alla Meccanica quantistica di una serie di 7 filmati. L’autore ci assicura che gli altri filmato usciranno con una periodicità settimanale. Intanto vi propongo questo che è davvero molto interessante.

Buona visione a tutti.

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Cos'è la luce?

Se non avete troppi problemi con l'inglese e con la Fisica, potete guardare questo bellissimo filmato che spiega cos'è la luce. Partendo dalle equazioni di Maxwell ci fa capire che la luce è un'onda elettromagnetica e ci mostra come si propaga. Molto interessante e molto ben spiegato.

Buona visione a tutti (dura poco più di 35 minuti).

I misteri dell'elettromagnetismo

Come si può costruire un motore elettrico con degli elementi semplicissimi? E' più efficiente un motore elettrico o un motore a scoppio? In questo filmato si spiegano i misteri dell'elettricità e del magnetismo e come si utilizzano queste interazioni nella tecnologia moderna.

Buona visione a tutti.

Le onde: un movimento di energia ma non di materia

Le onde e i movimenti ondulatori in genere, sono dei moti molto diffusi in natura. Basti pensare che anche la luce non è altro che un’onda elettromagnetica. La cosa più importante da capire è che le onde sono una propagazione di energia senza alcuno spostamento di materia. In questo filmato le onde sono spiegate in maniera semplice e divulgativa dal fisico Tommaso Castellani che ci mostra i tipici movimenti delle onde, ad esempio delle onde del mare e ci mostrerà anche alcune meraviglie dei movimenti oscillatori in generale.

Buona visione a tutti.

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Il baricentro

Il concetto di baricentro è basilare in molte applicazioni della Fisica e di tante altre scienze. In questo filmato divulgativo il baricentro viene spiegato con semplici esempi di laboratorio. Il divulgatore scientifico Franco Foresta Martin ci spiegherà cosa è il baricentro, cosa si intende per equilibrio, come si fa a mantenerlo e come si fa a perderlo. Vedremo anche perché la Torre di Pisa non cade nonostante la sua evidente pendenza.

Buona visione del filmato.

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I superconduttori: materiali dalle caratteristiche straordinarie.

I superconduttori sono dei materiali che presentano delle caratteristiche davvero straordinarie. Si tratta di materiali che possono avere applicazioni pratiche molto importanti per il futuro della nostra tecnologia. In questo filmato due ricercatori ci spiegano cosa sono i superconduttori, a cosa devono le loro straordinarie proprietà e quali saranno le fantastiche (e quasi fantascientifiche) applicazioni che si intendono ottenere nel futuro.

Buona visione a tutti.

Il teorema di Bernoulli spiegato con i palloncini

Come mai un aereo, che è molto più denso dell’aria, riesce a volare? La spiegazione è che c’è una legge dei fluidi, chiamata teorema (o Principio) di Bernoulli, che giustifica questo straordinario comportamento degli aerei. Un fluido, più scorre velocemente, più è bassa la sua pressione. Sulla superficie superiore delle ali di un aereo succede proprio questo: l’aria scorre più velocemente (a causa del profilo dell’ala) creando una depressione che “attira” l’aereo verso l’alto.

Questo comportamento dei fluidi lo possiamo osservare molto bene giocando con due semplici palloncini, come possiamo vedere in questo video. Saranno le divulgatrici scientifiche Vanessa Biagiotti e Daniela Romanazzo a farci scoprire come funziona il teorema di Bernoulli, alla base dei principi dell'aerodinamica. Questo è ancora un ottimo filmato del programma televisivo Geo Scienza. Secondo molti, a ragione, è uno dei migliori programmi moderni della televisione italiana.

Buona visione a tutti.

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Lotto, numeri ritardatari e probabilità di vincita. Esiste un metodo?

Uno dei desideri neanche tanto segreti degli italiani è riuscire a vincere al lotto o in qualsiasi altro gioco simile. Ovviamente il sogno consiste nel vincere una tale quantità di denaro da poter vivere nel lusso in un’isola dei caraibi senza più avere bisogno di lavorare per il resto della vita! Ho indovinato? Per questo motivo, chi crea questi giochi sa che questi nostri desideri sono talmente forti (e spesso degenerano nel patologico) da avere ormai talmente tanti giochi d’azzardo, anche su internet, che se si vogliono dilapidare un sacco di soldi non abbiamo altro che l’imbarazzo della scelta.

Una delle illusioni che ci vengono inculcate è che esista un “metodo” per vincere. E’ una delle “leggende metropolitane” più difficili da estirpare. Ma la bufala più radicata di tutte è sicuramente quella dei “numeri ritardatari”.

Per capire perché quella dei numeri ritardatari è una bufala, guardate questo filmato dove due matematici spiegano questa cosa in maniera davvero illuminante e sorprendente! Mi raccomando di ascoltare attentamente ciò che dicono e di divulgare questa spiegazione il più possibile. Non se ne può più di vedere le persone che dilapidano tutti i loro risparmi per inseguire un sogno impossibile.

Buona visione a tutti.

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Cos’è la corrente elettrica?

Tutti conosciamo la corrente elettrica, ma non tutti sanno cosa è esattamente. Questo post serve proprio per spiegare cosa è questa grandezza fisica. Detto in maniera molto semplice, la corrente elettrica non è altro che un moto ordinato di cariche elettriche. Questo moto di cariche elettriche avviene in alcuni materiali detti materiali conduttori (ad esempio i metalli).

Il conduttore più usato nei circuiti elettrici è il rame. Nel seguente filmato possiamo vedere come avviene la conduzione di corrente elettrica nei materiali come i metalli. La spiegazione è fatta in maniera semplice ed “alla portata di tutti”. Buona visione del filmato.

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Perché un numero moltiplicato per zero fa zero?

Ad alcuni potrà sembrare una domanda banale, ma non potete immaginare quante sono le persone che me lo chiedono e che prima di trovare una risposta degna di questo nome si scervellano senza successo. Evidentemente il problema non viene percepito come così banale.

In realtà il “mistero” ha una risposta semplicissima. Per capire perché un numero qualsiasi (diverso da zero) moltiplicato per zero da come risultato zero, possiamo ricorrere ad un esempio. Come prima cosa dobbiamo pensare che i numeri sono degli “insiemi” di oggetti. Ad esempio il numero 5 lo possiamo immaginare come un insieme formato da 5 caramelle, o da 5 biglie, o da 5 oggetti qualsiasi. Se dobbiamo moltiplicare il numero 5 per il numero 3, significa quindi che dobbiamo prendere 3 insiemi formati da 5 caramelle. Se contiamo tutte le caramelle che adesso abbiamo, troviamo il numero 15. Occorre notare che anche se prendiamo 5 insiemi da 3 elementi, otteniamo 15 elementi. infatti 3x5=15, ma anche 5x3=15, come ci hanno insegnato a scuola. Si tratta della proprietà commutativa della moltiplicazione.

Se abbiamo un insieme di 5 caramelle e lo prendiamo zero volte, quante caramelle abbiamo? Ovviamente abbiamo zero caramelle. Ecco, è già siamo arrivati alla risposta, in maniera semplice e senza esserci complicati la vita con complesse regole matematiche.

Spero che la mia risposta sia servita a togliere ogni dubbio a qualcuno che si è posto questo problema.

Se invece volete capire perché non si può dividere per zero, vi consiglio di leggere questo.

Se volete conoscere la storia del numero zero, leggete questo mio post.

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