Il materiale più leggero del mondo (video)

Il materiale più leggero del mondo lo possiamo vedere in questo video. Si chiama Ultralight Metallic Microlattices ed è stato sviluppato da alcuni studenti californiani. Questo materiale è talmente leggero che non riesce a schiacciare nemmeno il “soffione” che vediamo nell’immagine sotto (che non è un fotomontaggio, ma è una foto reale e che ci fa capire in maniera molto diretta quanto sia leggero). Infatti è cento volte più leggero del polistirolo e oltre mille volte più leggero dell’acqua.

E’ un materiale metallico ed è nato da una collaborazione tra il Caltech di Pasadena e l’Università di Irvine. La sua leggerezza deriva dalla sua densità estremamente bassa: 0,9 milligrammi al centimetro cubo. La struttura è fatta da tubi cavi spessi 100 nanometri assemblati nello stesso procedimento del microlattice. Il materiale è per il 99,99% costituito da aria. Nonostante tutto è estremamente resistente, ad esempio assorbe gli urti recuperando la forma originale. Le applicazioni di un simile materiale sono davvero tantissime e vanno dall’elettronica alla costruzione di strutture antisismiche.

Una delle cose più belle di questa straordinaria invenzione è che tra i ricercatori che hanno sviluppato il materiale più leggero del mondo c’è anche un italiano. Si chiama Lorenzo Valdevit ed è uno dei tanti ricercatori italiani che riescono ad avere grande successo trasferendosi all’estero (e Valdevit per fortuna ha avuto questa possibilità).

Sappiamo bene che per la maggior parte dei brillanti ricercatori italiani l’unica possibilità di realizzarsi è quella di emigrare all’estero (la famosa “fuga dei cervelli”), ma non ho intenzione di dilungarmi su questo argomento, che mi porterebbe troppo lontano dall’argomento di questo post. Magari scriverò qualcosa prossimamente.

Nel filmato possiamo vedere un breve servizio di Tg Leonardo riguardante il materiale più leggero del mondo. Buona visione a tutti.

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Onde gravitazionali

Cosa sono le onde gravitazionali? Rispondere a questa domanda non è difficile, basta pensare alle onde che si generano in uno specchio d’acqua calma quando vi si butta un sasso. Si formano delle increspature circolari concentriche che si propagano. Anche le masse degli oggetti che si muovono con moto accelerato (ad esempio in caduta libera) formano continuamente queste increspature nello spazio-tempo. Sono proprio queste le onde gravitazionali. Il problema è che queste onde gravitazionali sono davvero molto deboli e rivelarle è molto difficile. Ad esempio è quasi impossibile rivelare le onde gravitazionali prodotte da oggetti “normali”, come un sasso o anche un montagna. In realtà è molto difficile rivelare persino le onde gravitazionali prodotte dalla massa della Terra o del Sole. L’unica speranza è trovare degli oggetti astronomici che abbiano una tale influenza sullo spazio-tempo da formare delle onde gravitazionali sufficientemente intense da essere rivelate. Un esempio è ovviamente quello dei buchi neri, o di stelle che stanno per collassare in un buco nero o una stella di neutroni dopo avere terminato il loro ciclo vitale.

Le onde gravitazionali sono un effetto previsto dalla Teoria della Relatività Generale. Einstein, nel 1917, disse, in base ai suoi calcoli, che le onde gravitazionali sono così deboli che nessuno riuscirà mai a vederle. Un gruppo di ricercatori italiani sta tentando di “dare torto” al grande scienziato tedesco facendo uso di un rivelatore dalle caratteristiche straordinarie installato a Cascina (Pisa). Si tratta del rivelatore VIRGO, ideato dal fisico italiano Adalberto Giazzotto e completato nel 2003, e che adesso è stato potenziato raggiungendo una soglia di rivelazione 1000 volte maggiore. Questo rivelatore di onde gravitazionali si basa sull’uso dell’interferometria laser.

Se le onde gravitazionali esistono davvero, VIRGO riuscirà (forse ) a vederle, confermando l’ennesima previsione della Teoria della Relatività Generale.

Nel seguente filmato potete vedere una interessante (e molto chiara direi) spiegazione sulle onde gravitazionali, sul rivelatore VIRGO e su come funziona e verrà anche costruito in studio un modellino del rivelatore VIRGO per spiegarne meglio il funzionamento.

Buona visione a tutti.

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La legge di Ohm semplice

Come si può imparare la legge di Ohm in maniera semplice? Diciamo innanzitutto che la legge di Ohm stabilisce un legame tra la corrente elettrica, la resistenza e la differenza di potenziale (detta anche tensione) di un conduttore elettrico.

In particolare qui stiamo parlando della prima legge di Ohm. In formula si può esprimere in questo modo:

dove V è la differenza di potenziale, I è la corrente elettrica, R è la resistenza.

Ma se noi di un conduttore conosciamo solo la resistenza e la differenza di potenziale? Come facciamo in questo caso a trovare la corrente elettrica che lo attraversa? E se abbiamo la corrente e la differenza di potenziale e vogliamo trovare la resistenza? Ovviamente la cosa migliore sarebbe imparare come si ottengono le “formule inverse” della legge di Ohm, ma per chi ancora non lo sa fare può essere utile guardare con attenzione il seguente filmato.

Buona visione.

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A Natale le nuove etichette sui cibi

A Natale 2011 entreranno in vigore le nuove etichette sui prodotti alimentari volute dall’Unione Europea. Queste nuove etichette saranno più chiare e precise garantendo più informazioni e sicurezza. Le novità riguardano l’evidenza degli allergeni e il divieto di indicazioni fuorvianti. Una delle novità più importanti riguarda invece le dimensioni dell’etichetta: sarà più grande e con caratteri più grandi e ciò avrà un benefico effetto sulla leggibilità.

Nel seguente filmato possiamo vedere alcuni dettagli che spiegano quali saranno queste nuove regole sulle etichette dei cibi. Si tratta di una novità che ci si aspettava da molto tempo, dato che molto spesso le attuali etichette dei prodotti alimentari non sono sufficientemente chiare e nemmeno esaustive. In questo modo sarà possibile effettuare delle scelte più efficaci e si potranno evitare (si spera) di comprare prodotti che in realtà non fanno bene. La salute parte sempre da un’alimentazione ottimale.

Buona visione del filmato.

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Lenti a contatto di nuova generazione spediscono email dagli occhi!

Dato che la miniaturizzazione dei dispositivi elettronici non si è mai arrestata negli ultimi anni, adesso ci arriva una notizia che sembra venire da un film di fantascienza. Si tratta di lenti a contatto di ultima generazione che permettono di spedire email direttamente dai globi oculari!

Questi studi sono stati portati avanti da un team di ricercatori dell'Università di Washington che hanno ideato questo nuovo tipo di lenti a contatto che non si limitano a migliorare la vista, ma permettono anche di leggere e spedire email guardando i messaggi come in "sovrimpressione" sul resto dell'immagine reale. Fantascienza? Non più, a quanto pare. I circuiti integrati nelle lenti sono realizzati con sottili strati metallici di soli pochi nanometri di spessore e sono dotati di diodi che emettono luce anch'essi con dimensioni straordinariamente piccole: un terzo di millimetro.

Il problema maggiore di questo tipo di dispositivi "next-gen" è l'alimentazione elettrica. I nostri normali computer funzionano collegati alla normale rete elettrica o con batterie che hanno una certa durata. Nel caso di queste lenti a contatto non c'è spazio nemmeno per delle batterie interne che forniscono energia. Potrebbero funzionare solo nelle vicinanze di una batteria che le rifornisce di energia tramite un meccanismo wifi, ma dovrebbe stare a pochi centimetri di distanza.

Un altro problema potrebbe essere l'effetto a lungo termine di un contatto di questi circuiti con la superficie dell'occhio. E poi: cosa succederebbe se le lenti fossero sottoposte ad alte temperature o a sostanze tossiche?

Una cosa sola mi viene in mente. I ricercatori che stanno sviluppando queste tecnologie quanto si sono fatti ispirare dai film di fantascienza? Guardate, ad esempio, lo spezzone iniziale del film "Terminator 2". Osservate la "vista" di cui è dotato il cyborg (interpretato da Arnold Schwarzenegger). Forse stiamo arrivando a qualcosa del genere? Il film è del 1991. Buona visione del filmato (c'è solo il link):

http://youtu.be/BL0_A1WvnfU

Differenza tra peso e massa

La legge fondamentale della dinamica, espressa per un oggetto in caduta libera è:



questo mette in luce la relazione  tra il peso P e la massa inerziale m. Siccome l'esperienza mostra che l'accelerazione di gravità g, misurata in un determinato luogo è la stessa per tutti gli oggetti, il rapporto tra il peso e la massa di un corpo qualsiasi è una costante ed è uguale al valore che ha g in quel luogo:



Ciò significa che i pesi degli oggetti sono direttamente proporzionali alle loro masse. Oggetti che hanno lo stesso peso hanno quindi anche la stessa massa inerziale.

Questa conclusione può sembrare tutto sommato scontata. In effetti quando si pensa alla massa di un oggetto, anche senza volerlo, viene subito in mente la sua pesantezza. Ma, per come sono state definite, massa e peso sono proprietà della materia completamente diverse. La massa inerziale misura quanto un oggetto resiste ad essere accelerato. Il peso, invece, dice con quanta forza l'oggetto è attratto dalla Terra. La conclusione a cui siamo arrivati esprime allora un fatto non banale e abbastanza curioso: la Terra attrae nello stesso modo oggetti che sono ugualmente difficili da accelerare.

Mentre la massa è una proprietà di un corpo che rimane sempre la stessa dovunque sia misurata, il peso cambia e dipende da dove il corpo si trova. Immaginiamo di portare un disco a ghiaccio secco (o qualsiasi altro oggetto) sulla Luna. Se lo appendiamo a un dinamometro, esso provoca un allungamento molto minore che sulla Terra. Il suo peso è infatti circa 6 volte più piccolo che sulla Terra.

La sua massa inerziale, però, rimane invariata. Per determinarla, potremmo fare un semplice esperimento. Tiriamo il disco con forza costante e misuriamo la sua accelerazione. A parità di forza, sulla Terra e sulla Luna l'accelerazione del disco è la stessa. Quindi, il valore F/a, che misura la massa inerziale del disco, non cambia.

L'inerzia è una proprietà che un oggetto porta con sé dovunque si trovi ed è una caratteristica tutta sua. Il peso, invece, cambia da posto a posto perché dipende anche da altri oggetti (per esempio dalla Terra o dalla Luna). Se ci trovassimo nello spazio, lontanissimi da stelle e pianeti, e tenessimo in mano un pallone, non faremmo alcuna fatica. Se però gli dessimo un calcio, avvertiremmo sul piede la stessa resistenza alla variazione di velocità che sentiamo sulla Terra.

Probabilità di un evento

Un evento è un fatto che può accadere o non accadere. Se esso avviene con certezza si dice evento certo, mentre se non può mai accadere si dice evento impossibile. Gli eventi che possono accadere in modo casuale si dicono aleatori, essi sono i possibili esiti di un esperimento che non dipende da una legge determinata. Un singolo esito si dice evento elementare o campione.

a) La probabilità di un evento E, secondo l'impostazione classica, si calcola facendo il rapporto fra il numero f dei casi favorevoli e il numero u dei casi possibili, supponendo tutti i casi ugualmente possibili:



La probabilità assume un valore compreso tra 0 e 1. Se l'evento è impossibile, la probabilità è 0; se l'evento è certo, la probabilità è 1.

La probabilità del non verificarsi di E, cioè dell'evento contrario Ē è:



b) La probabilità di un evento E secondo l'impostazione statistica (o frequentistica) è la sua frequenza relativa, cioè il rapporto fra il numero delle volte m che si è verificato un fenomeno e il numero delle prove n effettuate nelle stesse condizioni, quando questo ultimo è elevato:



Alla base di questa impostazione c'è la legge empirica del caso. Essa afferma che la frequenza relativa di un evento E, all'aumentare del numero di prove effettuate, tende alla probabilità dell'evento.

c) La probabilità di un evento E, secondo l'impostazione soggettiva è il rapporto tra il prezzo P che una persona ritiene equo pagare e la vincita V che riceverà al verificarsi di E:

Lavorare fino alla morte

Negli ultimi tempi molte persone sono preoccupate per la loro pensione. La prenderemo la pensione tra 20 o 30 anni? E quanto prenderemo? Ma soprattutto QUANDO la prenderemo? A 67 anni? A 70? A 90 anni? Lo sappiamo che l'aspettativa di vita aumenta continuamente, ma ciò non significa che dobbiamo per forza lasciare gli anziani "radicati" sui loro posti di lavoro. Il pericolo è che i "giovani" non possono mai subentrare prima dei 35 o 40 anni! Si comincia a lavorare quando non si è più giovani e si finisce quando si è ormai stravecchi.

Lo so, il corpo può continuare a funzionare benissimo fino a 90 e più anni, ma il massimo dell'entusiasmo, delle idee rivoluzionarie, delle conquiste straordinarie, si hanno quasi sempre prima dei 25 anni, cioè quando alla maggior parte degli italiani spettano ancora da 10 a 15 anni di vita da "bamboccione".

Io credo che questo continuo aumento dell'età pensionabile sia una trappola mortale che porterà sempre più l'Italia ad essere un Paese "spento" dal punto di vista della creatività e dell'entusiasmo sul lavoro. In questo modo non si diventerà solo un Paese pieno di anziani (che potrebbe essere anche qualcosa di molto bello), ma un paese di uomini e donne ormai stanchi. Per molti studenti universitari e per molti diplomati ormai la trafila è sempre la stessa. Anni e anni di precariato, di battute d'arresto, di delusioni, di trasferimenti, di pendolarismo e di chissà quante altre disavventure che nemmeno riesco ad immaginare e poi... e poi a 35 anni e anche più arriva (forse) il "contratto a tempo indeterminato". A 35 anni e anche di piu! Mio padre a 35 anni aveva già 17 anni di contributi versati! Altro che "esistenza precaria".

Dopo innumerevoli anni di spossata speranza di trovare qualcosa di cui vivere senza patemi d'animo, ora ci toccherà anche lavorare fino alla morte...

La città di Ur si deve salvare

Ur era una città sumera anticamente situata nella Mesopotamia meridionale, sorge oggi ad Al-Muqayyar, una città irachena. Città antichissima, di fondazione preistorica, Ur sorgeva sulle rive del fiume Eufrate e del Golfo Persico.

I reperti più antichi giunti fino a noi testimoniano che nella fase Obeid, corrispondente al IV millennio a.C., la città sumera era, secondo quanto testimoniano gli scavi, circondata da mura e da un canale difensivo. Era dotata di un porto che permetteva che gli scambi commerciali avvenissero attraverso il fiume.

Accanto al centro sorgeva uno ziggurat (una sorta di piramide a gradoni) destinato al culto di Nanna, dio protettore di Ur. Sotto il re Urnammu la città acquisì il massimo splendore. Ne seguì una lunga decadenza che ebbe fine nel V secolo a.C. con l'abbandono definitivo della città.

Recentemente il CNR ha lanciato il progetto "Le colline di Abramo" che ha come ambizioso obiettivo quello di ricostruire una delle più importanti città del III millennio a.C. della Mesopotamia, la città di Ur. Il sole, il vento e la pioggia stanno distruggendo ciò che rimane di questa mitica città di un lontano passato.

Nel seguente filmato possiamo vedere il punto della situazione su questo ammirevole progetto di restauro archeologico.

Buona visione a tutti.

Energia eolica da incentivare

Dagli Appennini fino alle isole, migliaia di pale eoliche generano la seconda fonte di energia rinnovabile in Italia dopo quella idroelettrica. Si tratta di ben 6000 megawatt di potenza installata. In Liguria, ad esempio, è stata costruita una struttura eolica molto interessante. Il parco eolico si chiama "a cinque stelle" ed ha caratteristiche di potenza davvero notevoli.

Parco eolico in Liguria

Lo sviluppo dello sfruttamento dell'energia eolica è stato certamente frenato dal fatto che le turbine eoliche hanno un impatto visivo non indifferente e producono un rumore che spesso può dare fastidio. Secondo molti non sarebbe un tipo di energia che ha solo pregi. In realtà questi "miti" sono un po' da sfatare, perché il rumore prodotto non è poi così intenso da giustificare tali opposizioni e nemmeno l'impatto visivo è tale da creare disturbo. Io stesso ho visto, qui in Sicilia, grandi pale eoliche installate in ampie campagne brulle e riarse. Non si può certo dire che rovinano il paesaggio di quelle zone ormai inaridite e a stento utilizzate solo per il pascolo.

Lo sviluppo dell'energia eolica in Italia non deve essere ulteriormente ostacolato, perché c'è anche una notevole ricaduta a livello occupazionale che in zone del sud Italia non può essere altro che un bene.

Nel filmato che vi presento, a cura di Tg Leonardo, si parla proprio dello sviluppo dell'eolico in Italia, che in soli 15 anni ha raggiunto la seconda posizione in classifica come produttività per quanto riguarda le energie rinnovabili. Si spera che si possa ottenere anche qualcosa in più.

Buona visione del filmato.

Perché le leggi della Fisica sono giuste?

Uno dei cavalli di battaglia di coloro che non hanno fiducia nella scienza è quello di affidarsi a un famoso esempio. L’esempio è quello, arcinoto, del volo del calabrone (in realtà non si tratterebbe del calabrone, perché storicamente ci fu un errore di traduzione, ma del bombo. La qual cosa non fa differenza e nel resto dell’articolo mi riferirò sempre al “volo del calabrone”). Secondo le leggi della Fisica conosciute il calabrone non dovrebbe volare, però vola, quindi, secondo questi signori, c’è qualcosa che non va nelle nostre conoscenze scientifiche. Il calabrone è troppo pesante e massiccio, mentre le sue ali sono troppo piccole per sostenerlo in volo. Il ragionamento sembrerebbe valido, dopotutto non abbiamo la certezza assoluta che le nostre conoscenze siano così solide da giustificare una fiducia completa in esse. Il volo del calabrone non sarebbe altro che un buon motivo per non fare troppo affidamento nelle nostre conoscenze scientifiche. E qui potrei anche essere d’accordo: la scienza non può arrivare a conoscere tutto né si può porre questo come obiettivo finale.

Ma, alla fine, perché il calabrone vola nonostante violi le leggi della Fisica? Quindi c’è davvero qualcosa di sbagliato nelle nostre conoscenze dell’aerodinamica?

In realtà le leggi della Fisica non hanno nessuna colpa nel volo del calabrone. La spiegazione è stata trovata già un po’ di tempo fa (1975), quando, osservando la struttura microscopica delle ali del calabrone (e anche di tanti altri insetti), si è scoperto che queste non sono per niente lisce ma possiedono una superficie corrugata che provoca delle turbolenze dell’aria durante il battito. Sono proprio queste turbolenze che “tengono su” il calabrone durante il volo. Si potrebbe dire che la Natura, sfruttando in maniera ottimale le leggi della Fisica, ha fatto in modo che il calabrone riuscisse a volare massimizzando il suo peso corporeo e minimizzando la superficie delle sue ali. Mica poco! Inoltre il movimento delle ali degli insetti durante il volo è piuttosto complesso, perché possono orientare la loro superficie in modo da passare da posizioni orizzontali a posizioni verticali. In questo caso si parla di aerodinamica instabile.

Infatti nel 2005 si effettuarono indagini accurate utilizzando riprese ad alta velocità di un calabrone adulto. Ciò ha confermato che il calabrone non viola nessuna legge fisica poiché il suo battito alare (di ben 230 colpi al secondo), unito al particolare movimento effettuato dall'ala genera una spinta più che sufficiente per mantenerlo sospeso in aria.

Il caso del volo del calabrone però viene ancora utilizzato dai detrattori della scienza come l’emblema del suo fallimento, facendo finta che la risposta al dilemma non sia mai stata trovata! In poche parole è diventata una leggenda, una leggenda pericolosa, suggerirei io.

Qualcuno ha anche detto che il calabrone vola perché non sa di non poterlo fare! Questa è proprio bella e infatti viene usata spesso dai fautori della “crescita personale” o del “pensiero positivo” per convincere la gente che per raggiungere i propri obiettivi nella vita non c’è bisogno di avere le giuste capacità…

Ma non voglio divagare. Veniamo all’argomento del post. Perché le leggi della Fisica sono giuste? Perché le leggi della Fisica sono il risultato di esperimenti e non solo di ragionamenti. Ma gli esperimenti non potrebbero essere sbagliati? Certo che potrebbero essere sbagliati, ma per fortuna gli esperimenti possono essere ripetuti molte volte, possono essere affinati, possono essere aggiornati. Se un esperimento ripetuto molte volte da persone diverse in luoghi diversi ottiene sempre lo stesso risultato, significa che quel fenomeno avviene davvero in quel modo.

La Fisica (ma anche la Chimica e la Biologia e anche le altre scienze) non è un’accozzaglia di nozioni scritte sui libri. Se così fosse, io sarei il primo a prendere tutti questi libri e a farne un allegro falò. I libri riportano queste nozioni perché sono il risultato di numerosi ed accurati esperimenti. In molti di questi libri c’è anche scritto come sono stati fatti questi esperimenti e come è possibile realizzarli in un proprio laboratorio. Alcuni sono talmente semplici che si possono realizzare anche in casa. Se volete, ad esempio, verificare una delle leggi fisiche più famose, il Principio di Archimede, avete bisogno di pochissimi strumenti. Una vaschetta d’acqua, una bilancia, un metro, ma anche qualcosa di più semplice, come possiamo vedere qui. Volete verificare la legge di Hooke? Basta un supporto metallico, una molla, alcuni pesetti, un righello, carta e penna. Volete verificare la legge di Stevino? Basta una bottiglia piena d’acqua e un oggetto appuntito per fare dei buchi. L’elenco potrebbe continuare per pagine e pagine, ma la conclusione sarebbe sempre quella.

Quindi le leggi fondamentali della Fisica sono corrette. Ma anche alcune teorie che per essere verificate richiedono strumentazioni che in casa non possiamo avere sono corrette, perché tali teorie si basano su leggi fisiche fondamentali.

Possiamo essere sicuri che i principi della Termodinamica siano davvero corretti? Se così non fosse i nostri frigoriferi, caloriferi, pentole a pressione, motori a combustione, macchine a vapore non funzionerebbero. Queste cose sono state realizzate grazie alla nostra conoscenza delle leggi della Fisica. E le leggi dell’elettromagnetismo sono corrette? Se così non fosse tutti i nostri immensi e complessi impianti elettrici non sarebbero altro che un inutile groviglio di fili. La teoria della relatività è corretta? Se così non fosse i nostri sistemi GPS non funzionerebbero. E se fosse sbagliata anche solo una delle leggi dell’ottica, cosa succederebbe? Le lenti e gli occhiali sarebbero solo dei pezzi di vetro! Anche questo elenco si potrebbe prolungare per pagine e pagine.

In conclusione non c’è alcun motivo di dubitare della validità della scienza. Quando ero studente di Fisica ho effettuato personalmente numerose esperienze di laboratorio e ho potuto toccare con mano la validità di quelle che possono essere considerate le “fondamenta della Fisica”. Chi non ha mai visto di persona queste cose non perda tempo e si documenti. Anche su YouTube ci sono innumerevoli filmati di esperimenti di Fisica, di Chimica, di Biologia e di altre scienze che possono essere interessanti. Ci sono anche numerosi laboratori itineranti che mostrano tantissime esperienze scientifiche interessanti e divertenti. Dopo avere visto tutto questo, non sarà più possibile guardare alle pseudoscienze con lo stesso sguardo affascinato. Quelle non sono “scienze alternative”, sono solo alternative per coloro che non hanno ancora visto…

Alla prossima

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