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    100 risposte a 100 perchè della scienza e della natura 100 risposte a 100 perchè della scienza e della natura Document Transcript

    • Andrea Frova della scienza e della natura • Edizione fuori commercio riservata a i lettori di Newton •
    • Andrea Frova 100 RISPOSTE a 100 PERCHÉ della scienza e della natura Biblioteca Universale Rizzoli
    • SOMMARIO 7 I. Cielo e atmosfera Proprietà letteraria riservata 14 IL Effetti dell 'attri to © 1995 R.CS. Libri & Grandi Opere S.p.A., Milano © 1998 RCS Libri S.p.A., Milano 17 III. I colo ri 24 IV. Fenomen i e le ttrici Disegni dell'autore 27 V. Fisica in cucina 40 VI. Aria e acqua 46 VII. Luce e visio ne Edizione fuori tommercio riservata ai lettori di "New[on ~ 55 VIII. Mecca ni ca 64 IX. Miraggi 71 X. Fa tti di na tura 77 XI. Lo sport 84 XII. Il suono
    • I. CIELO E ATMOSFERA l. LA VOLTA CELESTE Perch é il cielo ci appare azzurro e invece, è nero per un astronauta in orbita? VERDE V IGLElTO! ROSSO - AZZUR RO --~~ SOLE ATM OSFERA TERRA Il fenom eno fisico all a base dci colore azzurro dci cielo è la diffus ione de lla luce. La luce dci sole è visibile, bianca, se l'ossc l-vato re si trova su lla tra ietto ria dircua ( rett ilin ea) d e i raggi sola ri. D'a ltra pane·, essa può essere viSla a nche d i fian co se sul suo pe rcorso in contra delle particelle che la diffondono: ogn i urto con una panice ll a ra sì che pane della lu ce si sparga in tutte le direzion i. L'effetto è facil- mente dimostrabi le con un rJ.ggio di luce co llim ato, torcia elettrica o laser: in ambiente fumoso, esso appare be n visi- bil e anche da posizio ni late rali. Nel caso de l ciclo, le parti- ce ll e diITondenti so no le molecole dell 'a ria. azoLO, oss ige- 7
    • zon te. L'effetlo può essere accentuato da ll a presenz~ di no, V'dpor d'acqua. Ora, poiché esse sono molto piccole ri- molecole di vapor d'acqua, il che spiega il rosso glo n oso spetto alla lunghezza d'onda della radiazione visi bile, il fe- di ce rti tramonti sull 'orizzonte marino. Del tutto a naloga nomeno deve essere interpretato in termi ni del modello è la visione del sole rosso attrave rso il fumo degli in cendi - teorico di Lord Rayleigh, il quale prevede che la d iffus io- i malaugurati incendi che distruggono i ?os~hi - oppure ne sia molto meno efficace per il versante rosso che non attraverso un bicchiere pieno d'acqua mlsclllata a poch~ per quello azzurro-violeuo (per la precisione, l'inte nsità gocce di latte (la diffusione, nei due c.asi, è do~uta rispettI- della luce diffusa decresce con la quarta potenza de lla lun- vamente alle molecole carboniose del prodotti della com- ghezza d'onda della luce, per cui l'azzurro è diffuso alme- bustione e alle minute particelle di grasso de l latte che si no quattro vo lte meglio del rosso). Come conseguenza, trovano in sospensione). l'i ntera volta del cielo ci appare azzurra, ad eccezione del- la parte occupata dal sole, dal qua le ci perviene in massi- ma misura luce diretta, sostanzialmente bia nca (vedere fi- 3. VEDERE IL SOLE QUANDO È GIÀ SOTTO gura sotto il quesito). L' azzurro del cie lo non è uguale L'ORIZZONTE dappe rtutto, perché il processo di diffusione d e lla luce di- pende anche dall 'angolo sotto cui essa avviene. Se nel cie- U tramonto del sole si osserva con qualche ritardo rispetto lo ci fosse il vuoto, com'è per gli astronauti in o rbita all 'e- all'effettiva discesa dell'astro sotto la linea d ell·orizzonte. sterno all'a tm osfera, esso apparirebbe nero per assenza di Qual è la ragione di tale effetto? d iffu sione; sole escluso, natu ralmente, il qua le si presente- rebbe pressoché immutato. A causa della diminuzione della densità dell 'aria con l'aILi- tudine, i raggi del sole basso sull 'oriùonte subiscono una 2. IL SOLE ROSSO Perché il sole all'alba e al ttamonto è rosso? In quali altre circostanze è possibile vedere il sole (o altra sorgente di luce bianca) dello stesso colore? L'effetto è d i nuovo attribu ibile a lla diffusione secondo Rayleigh. All'alba e al tramonto, i raggi solari ci pervengo- no dopo un lungo tf'J.giltO attraverso la bassa aUnosfera, e dunq ue dopo ave r subito un grande numero di processi diffusivi. Questi depauperano la luce diretta del sole delle SOLE VERO SQTfO sue componenti blu-violette, così che nei raggi c he ci L'ORJ ZZONTE giungono p revalgono le compon enti della zona giallo-ros- sa. Ciò è tamo più vero, quan to più il sole è vicino all'oriz- 9 8
    • ~radua le e. co nti~ua rifrazione, inclllva ndosi e seguendo 5. IL COLORE DELLE NUVOLE In ce rta misura I a ndam ento de lla supe rficie te rrestre. È per questo motivo che il sole vie ne visto per un breve tem- Perché le nubi sono bianche o grigie e non azzurre come il po anco ra dopo la sua e ffetti va discesa sotto l'orizzonte, cielo? Perché le nubi temporalesche prendono Wl colore appare ndoci tuttavi~ < Hl.cora so pra di esso, almeno in par- tendente al nero? le, per la nostra ab ltudme a situare gl i oggelli sul diretto prolun gam e nLO del raggio luminoso che pe rvi e ne al no- Si è de llO che, quando la luce vie ne diffusa da particell e stro occhio. estre mame nte piccole, essa pre nde un a colorazione azzur- ra. Se invece i corpusco li dimllldenti sono assai piL' grandi della lunghe zza d 'onda de ll a luce, così da agire, con le lo- 4. QUANT'È GRANDE IL SOLE! ro supe rfi ci, da se mpli ci rin e ttori , tutte le componenti de l- la radiazio ne visibile si co mpo rtano allo stesso mod o c la Perch~ ,il sole pro.ssimo all'orizzonte - e così la luna - ap- lu ce diffusa mant.iene la colorazion e che ha prima de lla pare plU grande d. quando è alto nel cielo? diffu sione, Bianca, dunqu e, se si t.ratta di lu ce solare. È qu esto il caso dell e nuvo le. cos ti tuite da ammassi di vere e Pc r strano che possa apparire. si tratta so ltanto di una no- propri e goccioline d 'acqua, seppure così minut.e da l"eS la- s~ra impressio ne soggettiva. Il disco lunare e quello solare l'C in sospe nsion e nell'aria. Più denso è l'a mmasso, però, CI apP? iono più pi cco li in mezzo al cie lo se mpli cemente me no luce solare perviene a l suo f'o nd o, che in tal caso si ~c rc h e lo sce na rio manca di rife rim e nti. L'o rizzo nte, una sc uriscc verso il grigio. AI limite di gnllldi a cculllulazion i silh ouette di a lbe d o caseggia ti , un profilo di co llin e, so no che pre1udono al tempo rale, la base dell e nubi può di ve ni- suffici e nti a dare maggior risalLo alle loro dim e nsio ni. La re pressoché nera . proV? di. ciò? Basterà fotografare la luna, magari con un tc- l eo~leltl vo, ne lle du e posizioni: sul negativo l' immagin e S<lra sempre la medesima! . 6. NUBI COME PANNA MONTATA Perché le nubi hanno per lo più contorni netti e non sfu- mano gT3dualmeote nello spazio circostante? [n altre paro- le, che cosa le tiene insieme e impedisce che si sparpagli- no uniformemente nel cielo? "Parev'a mc che nube ne co pl"isse ucic;l, spessa, solida e pulita ... » . Anc he Dante pon e in rili evo quesLO aspetto. La spi egazio ne è tutt·alt.ro che banale. Corre nti d 'a ria ca lda e umida salgono nel ciclo e si espandono fino al mo me nto in cui si manifeslano condi zioni di freddo locale che fa 11
    • sa su una supe rfi cie fre dda . La rispo.s la è impar~ nt~ ta co nde nsare il V'".J.pore saturo in pi ccole gocce d 'acqua (tipi- strettamente con le precede nti. Il fiato e caldo e umido. se ca è la formazione di nubi attorno a ll e vette dej mo mi , an- l'ambie nte esterno è freddo , e non parti col ~ rm ente secco, che in condizion i di bel tempo). La condensazione avvie- il vapor d 'acqua forma gocc io line tipo nebbIa . ne con libe razio ne di una cena quan tità di calo re, il quale ostacola la fo rmazion e di gocce a l di fuori d e lla zona occu- pata dalla nube. Di qui , lo stacco per solito ne llo tra nube 9. GELO AD ALTA QUOTA e dintorni . Le nubi no n hann o lutlavia forme stabili , come sa rebbe per un aggrega to t:enmo insie me da forze di lega- Perché in altitudine la temperatura scende (per esempio~ me (per esempio la pa nn a montata), ma si formano e di- all'esterno di un aereo in volo a diecimila metri di quota SI sfano in continuazio ne, co n aspe tto ca ngiante ne l g iro di registrano decine di gradi sott? zero), benché la radiazio- minuti. ne solare sia più intensa che a livello del mare? L'aria presso il suolo si riscalda pe r l'assorbimento .de lla 7. lA NEBBIA radiazione solare da parte d ella terra . In oltre, essa SI. spo- sta dalle zone di alta pressione a quelle di bass.a presslo~ ~: Qual è l'origine fISica della nebbia? pe rciò dal basso verso l'alto. A causa d e lla ml"l0~ ~ensl ta d ell 'aria con l'aume ntare d e lla quota , essa SI esp~nde e Il discorso ripe te in parte quanto dellO per le nubi : la ne b- nel far ciò si raffredda, com e awerrebbe per .og.1lI .altro bia è un insieme di minute gocc ioline d'acqua, condensa- as. La caduta di te mperatura si calcola in quasI dlec~ g:a- tesi da aria ricca di umidità, ve nula in contatlo co n supe rfi- ~i per ogni mille me tri di dislivello. Quanto alla radiaZIO- ci fredde (le acq ue di un porto, il manto freddo di un ler- ne sola re, solo l' ultravioletto viene assorbi~o dalle moleco- re no ). Agiscono da nucle i di condensazion e diverse possi- le costituenti l'atmosfera, e co munque III modo m e n o bili specie. Per fare un pa io di ese mpi , sul mare la salsedin e marcato laddove la d e nsità d e ll 'ari a è minore. Tuu. . la ra- e sulla le rra gr.J.ni di fuli ggine prodolti da combustioni VJ.- diazione solare , invece, trann e que lla riflessa, viene assor- rie (smog delle città). La nebbia può agire da ca ppa e favo- bita a livello del suo lo. Essa ammonta, allivello del ~are, a rire l'ulte riore accumulo di fumi domestici e industriali , circa un chilowa tt per me tro quadra to (i n una gIOrnata con un ritorn o deleterio sulla densità d ello smog. estiva di pie no sole). 8. ALITO IN VISTA Perché quando fa freddo si vede l'alito? Chi non ha mai pu li to un vetro o lucidato un metallo a li- tandovi sopra e passandovi poi un pa nno? Il fiato co nden- 13 12
    • II. EFFETTI DELL'ATTRITO suo movimento, n o n sia lO tahn e nte libe ro. In m ecca ni ca , tal e resiste n za o impedime n to al molO, può esse re 'ista co- me una forma di attrito. Solo se questo è prese nte, la sor- ge nte di osci llazio ni p erd e e ne rg ia , ced e nd o la a ll 'a mbi e n- le este rno, il qual e poi ha la I~coltù di Irasmcuc rl a a di- stan za . U n comportamento em bl e nlati co è qu e ll o del pen- dolo, se lo si fa oscillare , pe r ese mpio , im merso in acqua: IO. AITRITO, AITRITO! esso si trova soggel.lo a n otevo li fo rze resiste nti p e r gli urti co ntro le molecole del fluid o. Le osc ill azio ni d e l p e ndo lo Che cos'è l'attrito in parole semplici? vann o cs tin g 'l e ndosi ra pi da ul Cl11C, me ntre l'acqua e ntra in movi m e n LO e le s u e o nde s i propa gano lo nta n o dal ~'atLri l.O tra due superfi ci c he sco rrono lIn a sull' altra è lar pun to d ove si so no fo rm ate. Se nza ta le inte J'azio n e, dun - ga mc nte ~OVULO, più ch e alle lo ro asperità come a < ,- que , n o n si potre bbe este rnare e trasfe rire a lcuna for ma di re bb<: logico a prima vi.s la, alle forze di at~razione< ~~:r~~ e n ergia , quindi di informa zione: suo no , lu ce, ca lore , se- ese rcita no tnl. le molecole da lIna pane e dall'alt . g nali rad io n o n avre bbero re"IIt?l. Il sole n o n sarebbe in di adesione tra le due su p e rfici Tali lì " . ra, m Otivo g rado di t.rasfe rire energia all 'eSLC rno c proieuarla ve rso la da forze res iste nti C Il . 1 .: . o l ze S co mportano I t Cl'm, la qual e sa re bbe un corpo osc uro e ge lido, lIl esora- . . ," .' o e e <l( eS1 I so no esempi estremi di V no <hta le d a Imped ire d e l Lutto lo SCOI.. ento a mc- un lttllto ' nm bilm e nt.e se n i.a vita . c e n o n SI app li chin o fo rze estern e di gra nde Ne l caso de l moLO r ' i ; ." n c nslta. _ , ( I un co rpo 111 un mezzo viscoso " attri- to e d ovuto a ll e forze impuls ive c he si .r. . • 12. CORPO A REAZIONE lo tra la supe rfi cie d el cO "po e [e 1 maln'd cstano ne ll 'ur- ma eco e cl gas r . o IqUl~ o do 1Il cui esso ava nza. Come si riesce a spostarsi su una lastra di ghiaccio p erfe t- tamente liscia, tale cioè da non consentire in alcun modo di utilizzare gli effetti dell'attrito? II. IL GRANDE SILENZIO Spostarsi, soll evars i, camm inare, co rrere: so no azioni ch e Perché se non esistesse l'attrito la comun" , vengono co mpiute lutti i g iorn i senza ch e ci si sofTe nni a esseri 'l' lcaZlone tra gli umaltl, e a VIta stessa, non sarebbero possibili? con side rare il ru o lo crucia le ch e in esse g ioca l'anrito . Co- m e avanzare, dunque, su un a lastra di g hiaccio pe rfe tta- Aflinch~ una qual siasi so rge nte di osci ll azion i _ d' t' m e nte li scia , idea lme nte pri va di attrilO? U n a so luzio ne, meccani CO, acustico luminoso o d ' [ - I IpO p er chi avesse co n sé un sasso, sarebbe di lancia rl o via. ond Il .. ~ • I a tra natura - gene ri e n e o spazIO cIrcos tante è necessario che' [ . Sputare o emettere alt.ri fluidi co rporei - c ome n e lla fam o- osci lhnt . .. ' I Siste ma , e pl esentl , n ~ l. co nfro nti d e l mezzo in cui a isc sa dprcsa te levisiv<I dell ' astronauta nel vuoto spazia le - un a qualch e fo rma (II lIllerazion e , in a lt" e pa!.o I e c 1 e, n e, < l g el avrebbe egualme nte eHicacia. È lo stesso prin cipi o d e l vo- 14 15
    • g ar7aZi~~le. pnma dconservazione della clqua ntitàlancmoLO l~o~ P~r la di 1lI. I COLORI e, c e e l lan c io è II - . . quantità di mOLO della pe rso na _ oss~a ~I' o~o li Il Io la massa per la sua velocità _ cl . pro otto della sua Il eve essei e eguale e opposta' que a del sasso. La perso na a rrelre" I . a sO I"abilm d' . ra , e ntame n te ma lOe~ (a pane ~~~~io ~~ I~:;~a)e~~n att~lto interverrà a fe rmarla marsi dovrà lan "... . m lQ al punto voluto, pe r rCf- " .' Cl31 C In modo acco ncio un altro sasso nell - 14. ALLUMINIO ANODIZZATO d !feZl one opposm. < A cosa è dovuta la grande varietà di colori che può assu- mere l'alluminio anodizzato? 13. SFRUTTARE I VINCOLi Per a nodizzazione, processo ele ttrolitico in cu i l'alluminio Perché, grazie a contorsioni varie è poss'bil funge da e lettrodo positivo, gli ioni negativi di ossigeno stando sed ti . ' I e avanzare • U su una sedia - piedi sollevati dal a' presenti nella soluzione van no a nemralizzarsi sull 'allumi- - ,"-,sto che, secondo le leggi della dinamica un~' Vlment~ nio, formando uno straLO d i oss ido (allumina). Quando puo spostare soltanto se il suo baricentr ' ' !Stema SI quest' ultimo diviene abbastanza spesso, dà luogo a feno- ze agenti dall'cste ? o e soggetto a for- men i di interfere nza luminosa, identici a quelli ch e sono rno. responsabili d ella colorazio ne delle ali d i taluni insetti e Una forza esterna c'è ecco ! S' delle bolle di sapone. A seconda dello spessore, uniforme gambe dell ' d '. .' . me . . I tratta dell 'attrito tra le e scelto a piacere, l'ossido d 'alluminio può assumere tutti i offerta da l:l:evi:l::1~1 ~a~"~e.n.lo. Sfruttando la reazione l ' ..' 0 1 ze II1te rn e prodotte dai movi- colo ri dello spettro solare. n e o.tl c~ morslo n a h posso no tiddursi in un lavor se ntIre I avanzamento del sistema. o e con- 15. LUCE E COLORE NEI PRISMI Perché i cristalli di un lampadario mandano bagliori di lu- ce azzurra, rossa, verde e di altri colori dell'iride, di conti- nuo cangianti se il lampadario non è immobile? Perché sono sede di processi di rifrazione e d i dispersione dell a luce, nel modo conosciuto per i prismi di ma teriale trasparente. li loro co ntinuo movimento, causaLO da cor- renti d 'aria o da vibrazioni, fa sì che al nostro occhio giun- gano bagliori del colore che di volta in volta esce dai cri- 16 17
    • stalli prism<llici con la giusta a ngola zion e pe r raggiungere 18,lAGID DI MONTAGNA, SERACCID E NEVE FRESCA il nos tro occ hi o. P erché vi sono laghi di montagna dal color~ blu o verde smeraldo, e altri di un celeste argentato, indipende nte- 16, ACQUA E NEVE mente dal fatto che il cielo sia azzurro o coperto di nubi? Percll~ J'~lc~ua è incolore e trasparente, mentre la neve Nell 'acqua de i laghi di montagna si trovano spesso disciolti b~nche abbia la stessa composizione chimic ' ' sali mine rali o particelle di roccia, che dan'no luogo a diffu- bian ca ? . a , e opaca e sione della luce. Se le partice lle sono molto piccole, induco- no una colorazione blu o smeraldo pe rché il mecca n.ismo Il q lle~ i lO ha lli rbal.o i son ni dci f-ilosofi ma l' .' - di diffusione è di tipo Rayleigh, come nel caso delle mole- me nla rc La _ ,_. . . .. . ' a IIsposta e e le- o _ • ' . ne.c, ~ ostllulta da Cri sta lli di g hi accio di d i- cole atmosferiche responsabili dell 'azzurro del cielo (si no- 1~~,n S lOn l rnag.g l ~ rr d e ll a lungh ezza d 'o nda d e ll a lu ce ti: nel prese nte caso il cielo può anche essere cope rto, in ( I, . ~ nd~ la rad iaZIone Illmin osa in tu tte le direzioni se n z~ qua nto la luce che arriva sul lago è comunque bianca). Se p ll vdcgl<l l"C a lcun co lore. Dunque essa appare bian ' le particelle sono grosse, com 'è quando l'acqua è venuta in nOI~ ~rasparel1le; i raggi lu minosi , deviati dal loro ca ca, .ma contatto con rocce arenarie, la diffusione non ha marcate r~urllll~a.' non sono infatti ca paci di portare con se' 1',~llllno prefe renze cromatiche e la luce diffusa rimane bianca, o al g rn e. on.glIl .! Ie>e.c I co rpo da cu i pmve ngo no. La neve sIlllm a- .. . . I orca p iù celeste con riflessi arge ntati (un magnifico esempio è il ~~ , II g lll ,1appa.I'1reb~)e giall astra , pCI"C hé diffonderebb~ solo lago al Rifugio Vandclli ne l gruppo del Sorapis a Cortina e cO lll pon e nu lumll1 ose no n assorbi le (lall "d rgl II a stessa. . ' d'Ampezzo). Qua n to al magico azzurro d e i seracchi nei ghiacciai, la sua origine è la stessa de i laghi blu. Un effetto analogo si può osservare in una cavità prodotta all 'inte rno 17, ONDE E FRANGENTI di un soffi ce manto di neve fresca a causa dell 'estre ma pic- colezza delle propaggini costituenti i singoli fiocchi di neve. Perché l'azzurr~ è il colo re predominante deU'ac ua del mare, che pure e di pcr sé incolore? Perché invec; l ste delJ e onde che si infrangono sono bianche? e cre- 19, I COLORI DElLE GEMME ~'<~Icq up , :,;c pura e profone!;.l , è a zzu rra pe r rifl ess ione del a Che cosa determina la colorazione delle gemme, dei vetri, erc o. - uo esse re ve rd ''lstra o OCI,tee,1 se se ne vede il fon- I . _ '. , delle plastiche? ~.o' .lnfll.l~. 'pliO ~ss ~lInere co lo ra zioni insolite e straordi na- II ~ I, I,~ IMI t,lco lan CirCosta nze, che saranno discusse ne lla Molte ge mme e cristalli , il ve tro , il pl exigla ss, se puri, sono p , 1" lln a rl sposta, I fra nge nti (1·11 t::> 011 d e co n te ngono ml- ..losS ' . " e . ' pe rfettamente traspare nti e limpidi come l' acqua. Le cose ~~d~ l:I , _~ ~ llJ ~lIl~.. d .ui a ca paci di ~Iitfo ndere la lu ce in tlll- cambiano se essi contengono ion i di mate riali estrane i, no- e II C7.]O nl , esatta lll c n le come I crista lli di neve. ti colte rminc di impurezze. Ogni impurcz.za è in grAdo di 18 19
    • Il violetto è uno dei co lori appartenenti a llo spettro so- lare e corris ponde a ll e lun ghezze d'onda più corte t ra quelle della regione vis ibile . La retina lo percepisce tra- mite i soli co ni de l terzo tipo, ch e hanno bassa sensibi- lità. Il viola, o meglio la famiglia dei viola - magenta , porpora, bordeaux, eccetera - è invece un a mescolanza di rosso e di azzurro. Pertanto vie ne percepito sia dai coni del terzo c he del primo tipo, ed è car atterizza to da una terna di coordina te cromatic he diverse dal violetto. Inte ressante è il fauo c he, ciò ma lgrado, la se nsazione di colore a live llo cerebrale può essere, nei d u e casi, re- lativamente simil e; ta nto c he, ne l linguaggio comune, S(lle d(l cucina (salgemma) puro e €onktunle (liomi estranei. accade c he i due term ini vengan o spesso co nsiderati si- non imi. assorb ire radiazione luminosa aVente caratteristici valori (~ella lunghezza d 'onda. In vestito dalla luce bianca, il mate- 21. VISIONE CREPUSCOLARE n~l c trasmet~e so lo que lle radi azioni che non vengono «ta- ~h ate» d~lIe I ~purezze . Per esempio, il sale da cucina, che Leopardi: ... Scende la luna, e si scolora il mondo». Perché i siamo abltuaU a vedere in p ra ti ca trasparem e, se o ppOrtu- colori degli oggetti, al calare deU'oscurità, perdono vigore, namente contam in ato, può prendere una bella colo razio ne fmo a dare una visione tipo bianco e nero quando è buio blu cupo. Le impu rezze, qua ndo non sono presenti in natu- fatto? ra , .possono essere introdotte in fase di lavonlzione de l ma- te n~ le. Il ~aso pi ù comune è que IJo del vetro, ch e vie ne con- Quando l' illuminazione scende a valori molto bassi, la vi- tamlll~1.O 111 molt~pli.ci modi per produrre ad esempio le sio ne dell 'occ hi o da fOlopiea diventa gradualme nte scoto- sple ndide coloraZIOni delle vetrate di chiesa. Composti del piea (spostamento di Purkinje), ossia passa a carico di un nlme e del coba lto portano a vetri azzurri, composti del cro- altro tipo di fotorecettori , i bastoncelli , n umericamente mo al vetro verde, del ferro a l vetro ambrato, del nickel al pochi, ma assai più se nsibili dei coni, so prattutto nella zo- ve tro fumé , e così via. na verde-blu. Giacc hé i basto ncelli sono di un solo tipo, al ce rvello perviene un unico segna le, anzic hé una lema, e si ha una sola possi bile se nsazione di colo re, una tinta indefi- 20. VIOLA E VIOLETIO! nibile che sta tra il grigio scu ro, il blu e il verde, tanto più cupa qua n to maggiore è l'oscurità. La visio ne a colo ri , in Che differenza c'è tra il viola e il violetto? piena luce, è riservata a ll ' uomo, agli u cce lli , a i pesci, a i rettil i e agli insetti. Molti a ll.ri a nimali hanno una vista di 20 21
    • ti po scoLO pico (tra g li a ltri, i bovini , per cui il d rappo rosso tam e nte ce leste ! Il fatto c he dallo sfondo ci pe rve nga un dci LOre ro potre bbc essere ve rd e o g ia ll o o a ltro a nCO I"a, es teso tristi molo ch e è caratte ristico d e l rosa, fa sì c he il se n za che ciò abbia e ffe lti impo n a nti sull o stato d 'an imo nostro sis te m a pe rcettivo , pe rde ndo in oggettività, ne lla del I:Oro). zo na occupa ta dall 'o mbra d e ll a m ano colga un a se nsa- zio ne di celeste. Si tratta di un e ffe tto di contrasto simul- ,, , , 100 taneo. Se il fascio colorato fosse sta to azzurro, l'omb ra • "~ 80 scotopica ,, della m a no sare bbe a ppa rsa rosa su fo ndo ce leste. Il co- " "E 60 ,, ,, lo re de ll 'ombra è dunqu e comp lem e nta re a qu ell o d e l co nto rno . Nella vita quo tid iana, gli o gge tti son o s pesso , fOlop ica , " ". o c 40 , ,, , ill umina ti da un a sovra pposizio ne di luci, tipica m e nte lu- ce so la re e lu ce di fiamm a o la mpadina. I gioc h i d 'o m- 'E , ,, bra tipo vo n G ue ri cke sono comun i, e la co lorazio ne az- ...J 20 , ,, ,, zu rrastra d e ll e o m bre è la più freq ue nte. , , O 400 500 600 700 23. FOSFORESCENZA LunghclZa d'onda in nanomt:lri C'è q ualcosa d i vero neUa frase «lava più ~ianco de! ~ian­ co» che viene usata per reclamizzare saponi e detersiVI. 22. En ' ETTI DI CONTRASTO In un ce rto se nso sì. Tali d etersivi conte ngon o d e lle so- Perché i pitto ri impressionisti sceglievano di disegnare le stan ze fosfo resce nti , le qua li assorbono rad iazio ne ultra- ombre 'tzzurrastre? viole tta, no n visibi le , rie me tte ndo la con più bassa e ne rgia, e precisame nte nella regione d el blu. Così, un indum ~ ~ to C i,) t re 'seco li o rso no il te d esco Q ltO 'o n G u ericke fece bianco appa re d i fatto «più bian co » pe rch é la composIzIO- un ' interessa nte osservaz io ne. Egli sovra p pose s u L1na pa- ne spe ttrale della luce che d a esso ci provien e è a rricchita re te bian ca d ue fasc i di luce, un o bi a nco, prove ni e n te d alla parte d e l blu , come se l'ogge tto avesse u~ a te ~pera­ d a l so le altravc ,'so ~ln fo ro, e un o rosso pro d OllO da un a tura di colo re più alta de lla so rge nte che lo IlIul1lJlla , In ca nde la (ogg i l'es per im c nto p u o esse r e più effì cace- paro le povere, un bia nco arricchito d i blu appare più puli- me nte eseg ui to fa cendo uso d i d ue p ro ie tto ri , d e i qua li to, uno arricchi to d i rosso più spo rco. lin o è posto d icll'O a un fi ltro d i ve tro rosso). In terpo- ne ndo un a mano s ul fascio rosso , egli si aspe ttava d i ve- elere sull a pa re te la sagom a bia nca d e ll a m a n o, contro U llO sfo ndo rosa risul ta n te da ll a misce la ad d itiva di b ian - co e rosso. Ebbe ne , la sagom a appariva in vece d ichi a ra- 22 23
    • IV. FENOMENI ELE1TRICI di farlo con tutte le proprie forze? (Causa principale di decesso da scarica elettrica). La corrente e lettrica, attraversando i muscoli della ma no, li costringe a contrars i e a stringere inv~ l o~t~riamenle l'oggetto SOllO tensione. Nes,su~ segn~le d I ongllle ne~o­ sa è in gmdo di sopraffare I aZIOne vlOI~nta de lla conen- 24. RADIO AM E RADIO FM te . Un modo per evitare il pericolo deCisamente mO.l'tale inerente a questo processo è quello di toccare oggelU che Perché le stazioni televisive e radio a modulazione di fre- potrebbero essere a ten sione con il dorso della mano o quenza (FM) si possono sentire 5010 se l'antenna ricevente è delle dita. in vista diretta dell'emittente (o di un opportuno riflettore, eventualmente un satellite), mentre le onde radio a modu- lazione di ampiezza (AM) possono attraversare l'oceano? 26. PORTARSI AD ALTA TENSIONE Le onde clcllromagne tiche, in condizioni normali, si pro- A cosa è dovuta la scintilla elettrica che ha luogo tra le no- pagano in lin ea reUa , dunque la stazione emittente e quel- stre dita e un oggetto metallico, dopo che si è camminato la riceve nte devono trovarsi in vista l' una dell'altra. Se così su una moquette? A che valore della tensione elettric~ !,u~ non è, le onde radio de lla gamma che imeressa la te levi- corrispondere? Come dipe nde l'effe tto dalle condiZIOni sione e la modulazione di frequ c m.a si perdono nello spa- climatiche? zio, perché auraversano la ionosfera senza essere né assor- bite, né riflesse (oggi. per la verità, grazie ai satelliti artifi- Lo sfregamento co ntro un tessuto di. taluni ~ateriali -:- ciali, esse possono essere fatte I;mbalzare verso terra e rac- plastica, vetro, cuoio - causa il trasfe n men.to di elettrolll colte anc he dalla pane opposta del globo). Le o nde radio da una parte all'altra, e il co nsegue nte ca ricamento e let- di minor frequenza , come sono quelle che corrispondono trico di e ntrambe, una positiva, que lla che ha pe rso e let: alla modulazione di ampiezza (onde lunghe, medie e cor- troni, e una negativa, que ll a ch e li ha acquis iti (effetto tn- te) , vengono invece riflesse dalla ionosfera e possono rag- boelettrico). Se l'aria è secca, e dunque pessima co ndul- giungere stazioni riceventi molto lontane dalla trasmitten- trice de ll 'elettricità, entrambi i materiali trattengo no a te, situate ben al di sotto della linea d 'o rizzonte. lungo le cariche sopra di sé. U n co mune esemp io di ca- ricamento triboelettrico si ha quando una persona cam- mina su un tappeto o su una moque tte , oppure q~lando 25. LA SCOSSA ELETIRICA strisc ia su l sedi le della propria auto per me tterc piede a terra. Non appcna accosta le dita a un oggetto condut- Perché se si afferra un oggetto metallico in contatto con tore dell ' e1ettl-ic ità, per esempio la maniglia dell 'auto, la la rete e lettrica non si riesce a staccarsene, pur cercando carica che le si è accumulata addosso si riversa ne ll a 24 25
    • massa me ta llica d e ll 'au to con una vistosa scintill a. Il po- v. FISICA IN CUCINA te nziale e lettrico raggiun to d alla pe rsona, infatti, pu ò es- sere mo lto e leva to, addi rittu ra o ltre i di eci mil a volt ri- spe lla alla te n sio ne d e l su olo. 27. USCIRE INDENNI DAL FULMINE 28. IL CAFFÈ ESPRESSO Quando un fulmine colpisce un aereo o un'automobile il danno ai mezzi è trascurabile, come lo è per gli occupanti. Perché il caffè fatto con la macchine tta espresso è pili for- Se ciò è ve ro, quale ne è il motivo? te e gustoso di quell o che si ottiene con i filtri O co n la macchine tta napoletana? La rap idi tà con cui transita la co rre nte ele ttrica associa ta al fulmin e, fa sì che essa no n possa pe ne trare all 'in tern o di un me ta ll o, ma si p ro paghi vici no alla sua supe rficie este rn a (si tra tta d el cosid de tto effetto pelle pe r le co rre nti di alta freq ue nza, ossia rapidamente variabili ne l tempo). L' unico pericolo, improbabile ma distmttivo, p otrebbe ve- nire da pe rdite di carburan te da pa rte di un se rba toio di- fettoso. VA PORE Nella macchi ne lla espresso, co mc ne lle macc hin e da ba r, si sfrutta la p ropri et.à chc, SO llO press io ne. l' acq ua b~ " ~ a tempera tu ra più alta dci 100 gradi Cels ius. Per la v<.II"1<l.w :}-- ne dell a te mpe ratura di ebo lli zione de ll 'acq ua a l '~ n a re de ll a pressio ne, si ha l' a ndame lllo mostrato ne ll a hgura che segue (d ove so no evide nzia le, oltre alla lc m pe l:atu ra di e boll izio ne normale, 100 °C, e que ll a del la macc hmetta 26 27
    • espresso, sop ra i 120 °C, anche que lla corrispondente a tremila metri di altitudine); 29. CUOCERE A PRESSIONE Perché la pentola a pressione consente Wl cottura ultrarapida? Per gli stessi motivi che sono stati addotti in re la z i o n~ alla macchina espresso per il caffè . La le mpe:atu~ che ~ l rag~ giunge all 'i nterno de ll a pentola a preSSIOne e declOe di gradi soprd i 100 "C. UnitamenLe al fatto che I~ prc.se n~ di abbondante vapore all 'inte rno d e lla pent? la favo r ~ sce Il trasferimento de l calore dalla so rge nte termica a lla pl(~ tan­ , , za , ciò rende la cottura a lquanto più rapida del bo llore A QUOTA ~.tXX:l METRI : . . normale, e persino della cottura in forno, dove la capacita termica dell'aria secca è molte volle infe riore . 0,2 0,4 0,6 0,8 1,2 1,4 1,6 PRESSIONE IN ATMOSFE RE 30. PASTA COLLOSA La macc hin e tta , ideata in Italia, è cos truita in modo c he, Perché la pastasciutta preparata in un rifugio d 'alta monta- quando l'acqua ini zia a bollire, il vapore sviluppa to non può gna risulta scotta? sfogarsi, ma viene raccolto in un volume chiuso sopra l' ac- qua stessa. Così esso esercita una pressione sull ' acqua , for- A tremila metri di a ltitud ine, dove la pressione de ll'aria è zandola a salire per un condotto centrale che la pona a lla ridotta rispetto al livello del mare del 30%, ! ' ac~u~ boll~ polvere di caffè, Se questa è stata debitamente compressa. sotto i 90 "C. La cottura d ella pasta non sara 'nlghore di pe r attraversarla l'acqua deve vincere una apprezzabile resi- quella fatta a bassa altitudine tene ndo costantemente l'ac- stenza. Ciò ha l'effetto di far crescere la pressione del vapore qua sotto le condizioni di bollore, oppure ge ua ndc:' la pa- che la prem e. A pressione più alta, corrisponde te mperatura sta nell'acqua fredda e poi riscaldando , co me mollJ fanno di e bollizione più alta, cosicché, quando finalme nte l'acqua nei paesi nord europei. liesce a filtrare attraverso la polvere di caffè, essa ha raggiun- to una tem peratura superiore a i 100 °C (si può stimare qual- cosa tra i 120 e i 130 °C). In queste condi zioni, il potere di 31. FUSIONE DEL GHIACCIO estrarre dal caffè sapo re e aroma cresce di molto. È assai pro- babile, anche se non tutti saranno d'accordo su questo pun- Perché un cubetto di ghiaccio in ambiente, diciamo, di lO to, che il tennine espressosia stato co niato più dalla sintesi del- gradi, fonde più rapidamente se col1ocato su un pi,atto le parole extra e pressione, che non dal fatto che la sua prepa- d'argento anziché di legno, benché il primo, al tatto, Cl ap- razione è relativdme nte più rapida che con altri metodi. paia alquanto più freddo? 28 29
    • Il ghiacc io, per fondere, assorbe calore dagli oggetti con co nel caso in cui il di to sia più frc ddo dcll'oggcll.o. A 50 cui si trova in Co ntallO. Posto sul piallo di legno, esso rtl.f- gradi il meta ll o scotta perchè è c'lpace d i f;u' fluire calore fredderà la zona su cui si trova, ma non il resto d e l pia llo, a l pun to d i contatto in t.empo mollo breve. Anche una c he è un cattivo conduttore di calore. Nel caso dell 'arge n- gra nde capac iuì lennica - caso dci ma rmo, c he pu re è un to, in vece, nuovo calore flui rà rapidamente da ogni pa n e iso lam e - può produrrt:: effe tti ana logh i a q ue lli di un 'ele- del piallo a rifo rn ire la zo na ch e l' ha cedmo al ghiacc io. vata conduc ibilità termica. L'intero piallo d '~ rgento contribuisce a l processo, raffred- dandosi es tesame nte. Sul pe rch é quest'ultimo possa sem- brarci inizialmente più freddo del piatto di legno, la rispo- 33. SHOCK TERMICO sta è data sotto. Perché i cubetti di ghiaccio, gettati in un bicchie r d'acqua, si crepano emettendo un forte schiocco? 32. CALDO E FREDDO APPARENTI La c re patura è dovuta all o shoc k termi co, c he in trod uce Perché oggetti fatti di materiale differente, pur trovandosi nel ghi acc io rorti sco mpe nsi te nsiona li . Il ve ro c prop rio alla stessa temperatura, al tatto ci appaiono quale più cal- sc hianto che l'accompagna è dovuto alt"ilnprovvisa li bera- do, quale più freddo? (Un metallo a lO gradi sembra geli- zio ne de lle pi cco le bo ll e d 'a ria imrappolalc nel voi urne do e a 50 scotta, mentre il legno, alle due temperature, de l ghiaccio. Un ' ipotesi aggiu ll tiva , ma me no convin ce n- non ci sembra troppo diverso). te, è che la bru sca va riazione di pressione c he accom pa- gna l'aprirsi di UI1<I cre pa produca un'onda acus ti ca c he la La sensazio ne di freddo o caldo che si prova nel toccare supe rficie del cllbe l.lo trasferisce all 'a ri a circosta nte. un oggetto no n dipende so ltanto dalla sua temperatu ra, ma anche, e in larga misura, dalla sua conducibili tà le nni- ca. Se due oggetti di temperatura differente sono posti a 34. RIMANERE INCO LLATI AL GHIACCIO con tatto, il calore fluisce spontaneamente da que llo più caldo a que llo più fre ddo , fino al mome nto in cui le due Perché quando si estrae dal freezer un conte nito re per il te m perature si eguagliano (equ ilibri o te rmi co). All ora, ghiaccio le dita tendono ad appicci carvisi , cosa che avvie- ne l caso di un dito che tocchi un oggetto più freddo, più ne anche con i cubetti di ghiaccio? rapidamente quest'ultimo è in grado di smaltire altrove il calo re che riceve, più sarà necessario fo rnirglie ne de ll 'al- Que l po ' di umidi tà che si trova sulla nost.ra pe lle, ve ne n- tro pe r avvicina re l' equilibrio te rmico. La se nsazione di do a COIlUllI.O con ma te ri ale a -~ o °C, co nge la is ta nta nea- fre ddo è legata pro prio a l tasso con cui il calore vie ne sot- me n te , l' c frc ll.o essendo tantO pitl ev id e nte quan to più tratto a l nostro dito. Il legno è un buon isolante te rmico e l'oggetto è bu on condutto re de l ca lore, ossia Se si tratta di si acconte nta di piccole quanti tà di calore. Pe r un me tall o un co nte nitore in met.."111o piuttosto che in plasti ca 0 , peg- vale il cO nLrdrio. Naturalmente il discorso si ripete identi- gio ancora, legno . 30 31
    • 37. AGNELLO ALLO SPIEDO 35. IL VENTAGUO Perché un pezzo di arrosto cuoce prima se si trova infùato Si tratta di suggestione, oppure la ventilazione fa effettiva- mente sentire m eno caldo? su uno spiedo metallico? La sudo razione e la successiva evaporazione del liquido è Lo spiedo metallico, essendo buo n condutto re del calo re , ciò che ffara ntisce refrigerio in prese nza di calu ra. Si sup- trasfe risce r.apidamente la te mperatura de l forno a ll ' inte r- po nga ch e no n vi sia velllo e la persona resti imm obile . Al- no de lla vivanda, cosa che richiederebbe temp i più lunghi lora il va por d 'acqua prodotto si soffe rma sulla pe ll e, for- se il mecca ni smo rosse illlera me nte aflidato al pezzo di mando un involu cro di aria satura di umidità. Ciò os tacola ca rne stesso. ogni ulte ri o re eVd porazio ne: la pe rsona g ro nda rivoli d 'ac- qua e l' effe u o re frigerame non ha più luogo. O ccorre che l'aria satura sia rimos.'ia quanto prima e ciò si ouieoe con 38. FORNO A MICROONDE una adeguata ve ntilazione: dal ventaglio delle no nne, a lla te ndina oscilla nte dei mandarini, al moderno ve ntilatore Perché un forno a microonde cuoce le vivande al loro in- (oppure, ma il troppo caldo non lo consiglia, a una co rsa terno, prima che in superficie? È per questo motivo che di buona lena). U n modo co nvincente pe r verifica re que- agisce in tempi più brevi di un forn o convenzionale? sti meccanismi è confrontare l'dreno della sa una falla in a ria secca, c he si sopporta be ne an che a 80 °C, con quello La co ltura a microo nd e dipe nd e d all a prese nza di mo- in ambic llle umido. Sia il le ttore a fare la prova! leco le d'acqua ne ll a vivanda. Le rad iazio ni a microonde po ngono le mol ecole d 'acqua in osci ll azio ne o in rota- zion e: ciò compo rta un assorbimento di e ne rgia c he si 36. BOLLORE RAPIDO trasform a in calore a ca usa d egli a ttriti interni tra le mo- lecole. Pe rciò, a differe n za di un fOqlO co nve nzio na le, Perché l'acqua raggiunge il bollore in meno tempo se la dove il calore vie ne so mmini strato d;:dl' es te rn o (come pentola ha un coperchio? radiazion e infrarossa) e pe n ctra gradu a lme nte in pro- rondità , n e l fo rn o a mi croonde l'inn alza rne nto te rmi co L'evaporazione d ell 'acqua richiede un notevole consumo si pro duce all ' interno de l materia le a nco r prim a c he a l- di ca lore - 540 calo rie per grammo - che vie ne estratto la superficie. Ciò perc hé le mi c roo nd e, giun ge ndo sulla dal forne llo. Pa n e dell'energia lermica, però, rimane sull e viva nda da tutte le direzio ni , si trovan o a convergere nel molecole del vdpore formatosi, che sta attorno ai 100 °C. suo ce ntro . Poiché a 100 D l' acqua e n tra in c bolli zion e , C Se queslO viene rd.pidamcntc eliminaLO, la supe rficie del- la temperatura di co ttura n o n può mai supe rare ta le va- l'acqua, a contatto dell 'a ria fredda , perde ca lore e rall e nta lore. Una co ttura eccess ivam e nte prolungata, esa ure ndo il suo processo di riscaldamento ve rso l'ebo lli zione. Il co- l'acqua , conferisce alla viv< lI1da una ca ratte ri sti ca durez- pe rc hio garantisce che la maggior parte de l ca lo re prodo t- za, se nza tuttavia bruciarla. to dal rornello ve nga utilizzata a buon fi" e. 33 32
    • 39. FINE DI UNA FIAMMA può ottenere una maionese così solida da sostenere un cucchiaino in piedi? Perché la fiamma di una candela, prima di estinguersi, on- deggia visto~ente? La maionese, in pratica, può consider"rsi una e mulsion e di o lio e acq ua, resa consiste n te dall e lecitine contenute La fiamma della candela è dQvuta a ll a combustione della nel tuorlo d'uovo. Si tratta di mo lecole «lensioattive» le paraffina c he. liq uefatta dal calore. intride lo stop pino fi- cui estrem ità si comportano in maniera differente: una si no alla cima. Lo spegn imento si vClifica a ll orché lo stoppi- lega all 'acqua e l'a ltra la respinge. Su ogn i gocciolina d 'o- no diviene troppo lu ngo pe rché la paraffina fluidificata lo lio si d ispone almeno un o stnlto di lecitina, con la parte risalga abbastanza in fretta d a ripristin are il combustibile idrofila rivolta v<;:rso l'esterno , così da poter legare a sé consumato. Qua ndo ci si trova vicini a tale limite , la fi am- molecole d 'acq ua. Le goccio li ne non tendono a fo ndersi ma com in cia ad affievo lirsi: la ri chi esta di combustibile di- assieme perché le loro superfici assumono una piccola ca- minuisce e il flusso di p<U<tlTina fusa che risale lo stoppino rica elettrica che le costringe a respingersi. La lecitina ha diventa sovrabbondamc . U: fiamma si rJ.vviva, per ripetere l dunque l'effetto di stabilizzare l'e mulsione , rassodandola. alcune volte lo stesso c iclo fino a ll o spegnimento totale. Nalurdlmente, al contrario di quanLO possa sembrare, oc- corre che la quantità d 'acqua - succo di limone, aceto, o altro - sia abbastanza grande da ten ere le gocc io line d 'o- 40. SOFFIARE SUL FUOCO tio sepa ra te! Perché, mentre soffiando sulle braci queste si ravvivano, soffiando sulla fiamma di una candela o di un cerino si pro- 42. ARROSTO E BOLUTO duce l'effe tto di spegnerla, e invero alquanto facilmente? Perché la carne arrostita ha più sapore di quella bollita? Il punto più caldo de ll a fiamma sta Uli i 1000 e i 1500 °C e s0- vrasta il punto dove trovd avvio la reazion e di combustione Ll ca rn e bollita non supera mai , durante la cottura, la (nel ca'iO della cera, ignizione dei suoi vapori). Soffiando sul- temperatura di 100 °C. Negli arrosti, dove si raggiungono la fiam ma, la si fa spostare lateralmente in modo c he la sua z0- tempera lu re alquanto più alte, hanno luogo delle teazio ni na più calda si allo ntan i dal punLO dove dovrebbe in nescarsi la in cui g li zuccheri e gli amminoacid i della C<lI"Oe possono combustione, la quale o ltre un ceno limite cessa di awcnire. formare legam i crociati e dar lu ogo a nuovi composti, si- llIati soprattutto nella crosta esterna, di sapore intenso e di nuova colonlzione, tipicame nte marrone. Nella cottu r.i in 41. IL PRODIGIO DELlA MAIONESE forno a microonde le cond izioni sono a n a loghe a quelle della boll itura, il che suggerisce, alla ricerca di nuove pro- Per quale motivo, miscelando opportunamente rosso spe ttive, di accoppiare la cottura a microonde con que lla d'uovo, olio e s u cco di limone - tutte sostanze liquide - si in forno tradizionale. 34 35
    • 43. RISERVA SPECIALE ne dell a girandola e quindi l' aspi razio ne. L'emi ss ione di fumo a sbuffi è dovuta a ll ' insta ura rsi d i un meccani smo Perché la conservazione del vino e di certi liquori in botti osci llatorio pe r cui aria calda in uscita e aria fredda in e n- dj rovere è particolarmente raccomandata? trata alla cima del ca mino si sop ralTa nn o vicendevolmente per brevi intervalli di tempo. L' alcool eti lico agisce su un conte nilOre in legno estrac n· do ta nnini c lign illa. Oltre ai composti aro matici dc riv-.uui dall 'ossidazione dei tannin i. un molo c hiave è gioca lo dal- 45. UN FIL DI FUMO (DI SIGARETTA) Ia ", nillina , princ ipale mol ecola aromatica d e ll a va nigli a. che risulta essere lI1l0 dci prodotti fin ali della degradazio- Perché il fumo e messo da una sigaretta sale inizialmente ne de lla li gnina. Il suo profumo è facilme nte ri conosci bil e come Wl filo verticale, per poi allargarsi in volute? nei liquo ri invecc hi ati di buona qualità. Un faci le modo pe r invecchiare un cognac giovane? Provare con qualche Il gas della combustione, ini 7 ,illlmente scottan te, sale dap- gocc ia di estrauo di vaniglia! prima lentamente pe rché si muove ne ll a 7.ona molto calda che sta sopra la brace d ella sigare ua . Man mano che il fu- mo sale, la differem.a tra la sua tcmpe ralura e que lla del· 44. TIRAGGIO DEI CAMINI l'ambiente si acce ntua , così c he il gas comincia a salire sempre più velocemente. Se da principio il flusso era di ti- A cosa è dovuto il tiraggio di un camino e perché esso po la mina re, ossia se nza vortici, do po qualc he ce ntim e tro migliora con la sua lunghezza? Perché certi camini di innalzamen lO il filo prende a rompersi lormando volute. emettono sbuffi di fumo in successione, anziché un flusso continuo? Il tiraggio è n aturalm e nte dovuLO a ll'ad a calda che sal e ve rso la regione supe riore de l camino, più fredda. D'altra parte, all a cima del ca min o, l'aria fredda, più d e nsa, tende a cala re e a spinge re verso il basso l'a ri a calda in usci ta. Ta lvolta questo effeuo è dom inante e la stanza si ri empie di fum o. Un camino più lungo perme tte di creare un a sac· ca intermedia di aria tie pida che offre me no resi te nza a lla salita del rUIllO e f~lVorisce il buon tiraggio d el ca mino . Ol· tirili e ffetli si otlengono anche 'dalla copertura della bocca 46. COLORE DEL FUMO d e l camino co n o pportuni letlucci o co n speciali girando-- le me talli che. Colpi di vento, anziché infil arsi nel ca mino Perché il fumo che si alza da una sigaretta è azzurrino, men· ricaccia ndo in basso l'aria c he sale, favori scon o la rotazio-- tre queUo espirato da chi fuma è piuttosto bianco-grigiastro? 36 37
    • Q ue llo c he accad e in questo ben no lo fe no m e no, è c he 48. ADESIONE TENACE le pa rti ce ll e d i fu mo p rod o ttc d a lla com bus Iio ne so no in izia lmentc a bbasta n za piccol e d a diffo nde re la luce alla in base a quale fenomeno la pellicola trasparente pe r cibi m a ni e ra d i Raylcigh. pe r c ui il fum o c he si inna lza d iret- è capace di aderire così bene alle pareti di un recipiente ta m e n te d a ll a hrace d e ll a siga re tta a ppa re azzurrin o. da rimane re sotto te nsione? Q ua ndo ve ngo no ins pi ra te, e n t ra ndo in co nlaLl O co n i tessu ti nH;! mbra nosi d e ll a bocca e d ei po lm o ni d e l fum a- L'ad esione tenace della pe llicola pe r cibi il se stessa, alle ma· tore, le particell e d i fum o si co nde nsano in aggrega ti pi ù ni o a l bord o d e i reci pie nti è d ovuta a un 'a urazio nc tra ca- g rossi e perta n to diffo ndo no la luce in modo più simile ric he el e ttrich e. In ge ne re , il processo di m a n i f~luura o a l m o d e ll o ac ro matico. Nello stesso te mpo, il fumato re quello stesso di srotola me n to d ci mate ria le inducono sull a collezio na m aggio ri ti to li per co mrarre m ala tti e d e l tra t- pe lli cola d e lle cariche negative. AI? ra, avvi.c~nata a~ ~Itr~ to respiratori o. corpi , essa gc nerd pe r induzio ne can c he pOSItiVe, e CIO fa SI che essi l' attragg-dllO a sé, D'altra parte, la pellicola è un iso- la n te e m a mie ne il S tiO slato di carica parecchio a lun go, il 17. IDRANTI A CHAMPAGNE me no che l'ambi e nte no n sia m o lLO umido. Bag nate la pel· licola ... e le sue m agiche propri età saran no LOsto sva ni le. Perché , se si apre una bottiglia contenente del liquido gas-- sato dopo averla e nergicamente scossa, si produce un vio- lento getto? (La pioggia di champagne dei piloti. sul podio) , Basta che una lal.lina di birra cad a a l suo lo pe rc hé, apre n- d o la s ubi to d o po, si abbia lIna vera e pro pria p roiezione del liquido ve rso l'esterno, con ta nto di scoppio. Ciò è d o- vu to al fa LLO che la solu bili tà d e ll 'a nidride carbo nica ne l- l' acqua è cri tica me n te dipe nde nte d a lla pre ssio ne, o lt re che dalla tempe ra tu "'l. È su fii cic nte una sola bo tta pe rché l'o nda di pressio ne c he si pro paga nel liquido ne a bbassi la solubi lità co n neazio ne di bo lli ci ne SOltO pressio ne . Trov" ndo un o sfogo a l In o m e n LO d e ll 'ape rtura d e lla laui- d na, le bo lli ci ne si p roie tLano a ll 'es te rn o trascina.ndo co n sé un a b uoml qua llli tà d e l liq uid o con c ui si lrovan o m ischia- te. Se lo scuo tim e nto è staLO fo n e e p rolu ngato, co m 'è il G l SO d e l bo ttig lione di c ha m pag ne d e i pil o ti sul po di o (scena di g usto discutibile cui siamo o rmai abitua ti ), il ge t- to di liq uido pu ò essere vio le n to e prolungato . 38 39
    • VI. ARIA E ACQUA Pc r il principio di Archim ede, la pi etra ne ll a ba rca fa .sì che questa sposti una quantità suppICme lll.. .I:e d ' acqu~ ~I peso 1 pa ri a que ll o dd la pieu(.. U n volume d acqua, Cioe, Ill a~­ gia re del voilun e de lla pie tl(', perché questa ha. peso specI- fi co maggio re. Una volta gettata in acq ua, la p le~ra sposta un volu me d 'acqua esa tta me nt e eguale a l p ropno, e !lul- l'allro avvie ne: dunqu e il livd lo de ll a pisci na sce nde. Al 49. ACQUA DAL RUBINETTO contr.trio, no n ci sa re bbe alcuna va riazio ne di livello se, in- vece di un mmeriale più de nso de ll 'acqua , si avesse a che P~n:hé un filo d 'acqua cbe cola dal rubinetto si restringe t~.re per ese mpio con un ciocco di legno. QU~SlO rester~b­ di diametro man mano che si abbassa, e a un certo punto be a galla, sposta ndo ulla qua ntit~ d' ac~ua d i peso pa n al si separa in gocce? proprio, né più né meno come se fosse nlllits.lo sulla barca. Pe r la co n serva~i o n c d e ll a massa di un fluid o c he a ltra4 ve rsa un co nd o lto, la porta ta d ci /il o d' a cqua in cad u ta 51. VELOCITÀ E LUNGHEZZA DI UNO SCAFO n o n pu ò va ri a re: la nta ne e n t ra in u na sezio n e dci co n- dOllO pe r seco ndo e ta nta ne esce. Ma la velocità de l- Perché la velocità massima di un natante cresce con la lun- l' acqua, in ca duta libera, a um e nl<l ma n m a n o c h e scen- ghezza? de, du nqu e il d iame tro deve stri nge rsi. Lo stesso d reuo <llI a rovesc ia si ved e ne i fiumi : dove il corso d 'acqua si L e onde p rodo tte dall a prw.l sono la!'lLO l'i li separa te LI(. res trin ge, la ve loc ità de l flusso a um e nta. Allorc hé il fi lo lo ro qua nto maggiore è la velocità d e ll~atante. A .un ce rto d 'acq ua di vie n e suffi cie nte me m e souil e, le forze d i te n- punto, la dista n:r..a trd du e o nde successIVe eguaglta la. lun- sio ne supe rfi cial e de l liquido pre ndo no il soprawen lo ghe;r..za de ll 'imbarcazio ne: allo ra , quando la seconda SI for- S lI que ll e d i coes io ne e porta no a ll a costi tuzio ne d i goc- ma. la prim a V<1 il sovr.tpporsi " II 'o nda gene ra la a poppa, ce se pa ra te. I(.fforzandola. Il natan te risplta così «int1<l ppo la to» ne ll 'av- vallame nto tra le due cres te. Una velocità maggiore impli- c he re bbe un fon e aum e nto ne lla res iste nza all ' avanza- 50. UN QUESITO IMBARAZZANTE me nto. Più co rto è il nata nte, dUllque, pi ù presto si 1<lg- giunge la velocità limite. Si provi a rispondere al seguente celebre interrogativo: se da una barca che galleggia in una piscina viene ge ttata in acqua una grossa pie lra, il liv.::lIo dell'acqua della piscina 52. SOLLEVARE UN'AUTO CON UN DITO sale, scende o resta inalterato? E se invece si gettasse un ciocco di legno leggero? Come mai il sollevatore idraulico - di uso comune nelle officine meccaniche - permette di alzare un'automobile 40 4
    • agendo con forze eccezionalmente basse, diciamo di qual- 53. PORTANZA DELL'ALA che chilogrammo? Che cosa fa sì che un velivolo possa sostene rsi ne Il'ana. . ·' Secondo il pri ncip io di Pasca l, la press ione ap pli cata a Perché è n ecessario che la sua velocità non scenda sotto un Ilui do in .equi li bl"io ~ i trasm e tte inaltera ta in ogni un valore critico? pUOlO dcI flUi do . nOll c he a ll e pareti del reci pi e llle c he lo comicn e. La pressione è ];:, forza agente s ull 'un ità di Pe r capire:: il co nce no di f)ortanw,di un ' ala occorre ri chi a- s u perfic ie. U n sollevalore idraulico si può sch e mati zzare lIlare una legge fond am e nt a le dci gas pe rretti, nota com e co me un siste m a di due vas i cO llluni ca nti ave nti sezion i legge di Bernoulli , in base all a q ual e più a lta è. la velocità mo lto diverse tra loro - per esemp io l cm 2 e 300 cm :! _ del gas, più bassa è la pressione che esso ~scr~lta sl~lIe S~t­ c hiusi d a pistoni. Pre me ndo sul p iston e so ttile con un a perfi ci con c ui è a contatto. 11 p rofi lo d e ll a la e studiato IO sp in ta, diciamo, di 5 c hilogram m i, si ottie ne di so ll eci- modo che il flusso d e ll 'a ri a si addensi sopra l'ala e sia ra- tare verso l'a lto il pisLOne pi ù largo con una forza lre- reratto sottO d i essa. Per la costa n za d e ll a portata, la velo- ce n LO volte m aggio re, ossia di limI to nn e lla ta e mezza, cità del gas sopnl l'a la d eve all o ra essere Ina.ggiore (c~me quanto basta per so ll eva re lIna vCllura. Precisazione ne- in un lium e che si restringa) . Pe r la legge ch Be m ou lh , la cessaria: po ic hé l' energia non si crea né si d istrugge, il pressione (e la fo rza) eserci tata dall 'aria in co rsa si diffe- ~ avoro ch e po rta a so lleva re la vettura, a n che volendo renzia allonl in manie rd. opposta , ossia è p iù fone dal bas- Ignorare ogni forma di pe l'dita per attrito , no n può su- so verso l'alto che viceversa, così da co nse ntire il solleva- perare que ll o co mpiuto sul piston e sottile. Ma il lavoro mento. Na lllrahn e nle è necessa rio che la spi nta risultante è pari <I l p rodotto de ll a forza p er lo spostamenLO: dun- sia al di sop ra di una certa soglia, in proporzione al peso que. pe r Ottenere a nch e un modesto so ll eva m e nto de lla d e l velivolo. Lo stesso mecca nismo fisico de lla portanza, '~ ltu ra, Occo rre far ava nzare il pistone su c ui si prem e app licato a ll a rovescia, vale per gli a letto ni stabili zzatori d i un lungo tra tto. d e lle a uto da corsa. SPINTA • •• , , • Negli aerei odierni, hl po n a n za delle ali vie ne accrcs~iula in rase di decollo e atterraggio tramite i jltl/JS, ale ttolll che 42 43
    • vc ngono rilralli duramc il volo regolare, ovviamellle mc- La spinta del vento sulle vele è un 'altra .conse?uel~za dell a no impegnalivo. Occo rre p" ccisa l'e c he la descrizionc in legge di Bernoulli. La form a de lla ve la c studla t~ 111 mod~ ~ennin i de lla legge di Bernou lli , valida per un fluido pe r- che , sotto razione go nfi ante del VCl1lO, essa prenda ~ I~a CUI - lello, non esa urisce g li aspe tti panicolari de l fenomeno vattlra. Il ve nto, sul IalO convesso de lla vela, ha vcloclta mag· pe r i quali si dovrebbc tencr como dell a viscos ilà dell 'ari ~ gio rc chc non su quello concavo . in mo?o sim il e all'~la di ae- e d~JJe forze di com ano trd a ria cd a la. Il problema, nella roplano. Si crc." ulla differcl1Z< di'pr~sslOnc ~ una. spmta n e~­ sua II1 lerCzza, non è di faci le impostazio ne. la agente sul Ialo concavo. Pc r chlanre l~lCg~IO le Idee, COI15I- deriam o il caso di vento all'ravmo, OSSia diretto ad angolo rctto rispettO allo scafo de ll' imbarGlz.ione. La co.m ponenl~ 54. SVENTOLÌO DI DRAPPI trasversale dell a spin ta vie ne conll(15t31:.:' da lla denvd, per CUI il natante , lateralm e nte, si sposta molto diflicil.mentc: ~a Perché la bandiera sventola? Che cosa d etermina la fre- componente lo nghudinale dell a spi nta.è il1v~cc .hbera di far quenza d e llo sventolìo? avanzare lo scafo lungo la sua naturale lin ea (h sCivolamen LO. È con questo assetto, e no n Ulllto con il, ve nto in poppa, co- Se il vento fosse rigo rosa me nte costant e e uniform e e la me si suo le dire, che la barca a vel a ragglllllgc la masslll~a.v.e­ bandi e ra priva di qua lsias i difeLlO, essa si manterrebb~ ste. locid. Sc ora si orie nta lo scafo in modo che il venLO a rriVI 111 sa, scnza o ndeggiare. Ma ciò no n è mai il caso. Basta che direzione p;.wlialm cnlc co ntra ria, l' aV.,Hlj'~ me.n to, fino a l~n un ' oc~~lsjona l e penurbazione nel flusso dell 'a l'ill produca ce rto limite , rimane possibile (an datu n: di balma mosu:"ta I~ ulla piccola picga rigonfia del tessu lo, che questa si trovi figura ). Sotto i 45° di a ngolo con il vemo, la spinta utIle di- soggeLla agli stess i eflctti discussi per l'ala di aeropl ano. miuuisce con l'a ngolazio ne co ntrovento, a un da l~ punto c~­ Su l lato opposto III rigo nfiam ento l'aria perdc ve locità, sa divema insufli cicnlc a vincere gli aurili ed altr~ meccam- provocando un a um en to di pressione che tende a far cre- smi co ntrastanti il 1110to, così che l'avanza m ento SI arresta. s~e rc la d im ens ione della piega. Nel contempo la piega, (h'enu la onda, scorre lu ngo la bandiera nel se nso del ven- SPINTA lO, spa r~ndo a ll'estrc mit.ì. È il conti nuo ripetersi di queslo GLOBALE SPINTA L ATERALE meccan ismo che dClermina lo sventolìo. In m odo ovvio si intuisce c he la frcquenza dello sventolìo è tanto p iù ba~a SI)INTA , . quan~o più la bal~dier è lung-.:I., perché occorre un tempo ... UTILE VELA magglo rc a co mpi ere ciascun ciclo completo. ""';_ _ DERIVA 55. VELEGGIARE CONTROVENTO DIREZ I ONE ~ PIN NA DEL VENTO Pe rché tula barca a vela può avanzare in senso contrario al vento (fino a un angolo di circa 45")? ''/ W ' IN DSURFV ISTO DA SOPR A W 44 45
    • VII. LUCE E VISIONE re. Quest'ultima va intesa nel sc nso c he l'energia ot~ca trasportata può solo manifestarsi il~ r .iccole qU,<lntità fintte, quanti di luce o fotoni . La ciu-alte nstlca r>.ecuhare d~"a h~­ ce, rispetto ad altre o nd e elettromagnetiche - l,:dIO , InI - croonde, calore, rAggi ultraviol etti , X e gam ma - e ch~ e~ sa può indurre. an;vando.sulla relil,la, reazi,on.i fot?chlml- che c he generano impulsi o segnali nervosI dll'e tu a l cer- 56. ET LUX FAGrA FST vello, La regione di lunghezze d 'onda visibile all'uomo va da 400 nanometri (vio le tto) :.t 700 na no m e u-i (rosso c u- Che cos'è la luce? po). L'occhi o non può re nders i conlO n ~ della nat.ura quantica della luce (perché , in co ndizion~ (11 norma~e ~lIu­ Che cosa è la luce? È forse, co me proponcv-d Pl aLOne, una minazion e, riccve più o me no sovrappostl un g ra ndiSSimo sosta nza prodotta dagli occhi? Oppure, co m e suggerì numero di fOLOni ), né d c II 'osci llazion e de l cam po e lettro- Isaac ~ew~on . un fasc io di co rpuscoli emessi da lb, sorgcn- magne tico viaggiante , pe rché essa avvienc il frequenz~~~ l~ e dlrCltl,vcr:so i~ Il ?Slro occhio? O forse, secondo l'opi- sì alt.a ùa non poter essere scg-uita nei processi fotochullICi nione degli SCle nzlau del secolo scorso, un'onda materia- della retina, L'occhio pe rcepisce soltanto un ' intensità glo- le, viaggiante in un misterioso mezzo detto eLen!, così come bale media , ddinil<t dall 'ene rgia ottica c h e pervien e sul- il suo no è trasportato dall e osci ll azioni d elle molecole d c l- l'unità di supe rficie de lla n :tina nell 'unità di te mpo. l'aria? A metà dcIrOuoce nto . .James Cle rk Maxwell selbili- ~cc c~ c ,la luce è un'onda elettromagnetica, ossia un 'onda !Il Cl,lI SI pr? pagano un campo elettrico e un campo ma- 57. LEVITAZIONE OTTICA g ne tico osclllallli ad altissima frequenza (qualcosa come 4 5x J0. hertz, dove un he rtz co rrisponde a una vibrazion e Con un pennello di luce, per esempio generata da un la- al secondo). Il campo elettromagnetico si pro paga anc he ser, si posso no tenere sollevati piccoli oggetti di forma op- nel VUOlO: no n è necessalia, cioè. la prese nza di mate ri a portuna, come con uno zampillo d'acqua si pu~ sostenere cOI~e avvie r~e per il suono, Non es iste, in particola re , alcu~ una pallina da ping-pong. C'è un parallelo tra I due feno- na l orm~ di ,e te~·e,. Il c~mpo e1etu-omagnetico è ge ne rato meni? da lle osclllazlol1l di ca n che elettriche - ioni ed elettroni _ che hann o luogo nelle trasformazioni fisi che c chimic he Il fenomeno del soste ntam e nto d i un a pallina da ping- della ma te ria. Tali cari che si comportano come minusco le pong per mezzo di un getLo d 'ac(lua è ben no LO, e si spi~­ antenne che irr ddiano e nergia nello spazio c ircost~lntc, L<l gOl co n le forze impulsive c he si sviluppano nell'urto d~1 h- I l~ce può dunque definirsi come il veicolo ch e trasporta CI quido con la base della pallina. Pe r ,la form,a d~J1a palhn~, dista nZi:!- l'e nerg ia onica. Ne lla visione moderna, maturata tali forze hanno un andame nto a sunrnctna Circolare , di- ~opo i lavori di Max Planck e di Albert. Einstein, la luce ha ciamo «a imbuto », tali cioè da trattenere la pallina media- slIllu ltaneamcllte natura ondulatol;a c natura corpuscola- mente nel punto ce ntrale dci geuo (le tluttuazioni del get- 46 47
    • OGGETrO ~ SPECCHI O POSIZIONE L'IMMAGINE SEMBRA IMMAGINE PERVENIRE ALL'OCCHIO DA DIETRO LO SPECCHIO GETTO FASCIO D'ACQUA LASER lO, Ilallira lm e nte , fanno dan zare ,. '.' denz'l sia egua le a que llo di rifl ess ione, Quest'l condizio ne teristico) L" d ' : a pall llla 1Il modo ca rat- geome u'iGl fa sì che a ll'osse rva tOre ess i g iun ga no ri spet- o I emICO mecc<lllIsm o sp ie 'I r. la Icvitazione prodotta d I I ga I c no meno de l- ta ndo in modo esa llo la coll ocaz io ne dci vmi punti del- o a asc", Infatti i [OL . cl Il In quanto ave nti a nche natura C " 011 1 C ,a lu ce, l'oggetLo cl<l cui p rovengo no, in modo non dive rso (hd ca- ulla quanti tà di mo to Col d 0 1pusco lare, possIedo no so de ll a propaga zione d ire lla de lla luce, L' immagin e dd- wrbidi, i !aLO ni gli ce'dO" OPen o t~n oggcu o ca pace di .;t,s.. l'ogge tto risulta dunque indisLO l'ta , be nc h é virtuale (l' os- energia e ql ' " d ' sappiamo che questo co mporta lo s'' la l~~ta I moto e servatOre vede l'oggc uo «die tro» lo specc hi o e no n dove sive e d i pression e (I ..." ,. /' . v~ uppo I for/.c impu l- 'Jl'P.llwne (l mdW2.lOne). esso rea lme n te si trova), 58, SPECCH IO METALLICO 59. METALLO NON SPECULARE Perché un m e taUo be n lucidato rifle tte la I ' In che cosa differisce un metallo ben luci dato da uno , di- speculare? uce In m odo ° ciamo, satina lo, oppure sabbiato, forteme nte ossidato? Ino ltre , in che cosa consiste il processo di lucidatura? .. E sì co me secondo raggio suoI . . in suso . D' . e lISClr de l pnmo e risalire Un metall o luc idatO ha una supe rficie mol to pi ~ll<I . a l- . o., », COSI ,lIlle d c fìlll sce la riOessio ll I . . 11 0S 1 che gi ungo no a u na su e rti . ~. ragg~ luml- me n o su ll a sca la de ll a lun gh ezza d ' ond a de ll a luet:. Al- mente liscia ve ngono ,'iO ,.P cle meta llica partlcolar- lo rché la planarilà superficiale del me Ld lo "i(-n<:: rido tta .. essI Hl modo che l'allgo lo d " II1 CI- I , da un qua lsias i trattame n to ch imi co o meccanico, la ILI- 48
    • ce non viene più riflessa in modo specula re (a ngo lo d i in cide n za eguale a ll 'a ngolo di l'i fl ess io ne), ma su bi sce a l- me no parz ia lmente il fe nom eno de ll a diffusion e. Essa vie ne a ll o ra l'iflessa in va ri e direzio ni , così c h e l'immag i- LUCE ne detrogge u o osservato divien e co nfusa, o completa- mente an nullala ne l lim ite di superfic i mo lto ruvide (c iò c he avviene, ad csempio, per sabb iawra), Quamo a l meccan ismo dell a luc idatura, per quanto si è deLLO esso co nsistc ne l li ve ll am e nLO dell e pro tubera n ze su perfi ciali d e l mCla llo , fin o a rende r/ e in feriori alla lun ghezza d'onda de ll a luce, Il m odo più di rello di otte nere c iò è que llo di strofinare il m eta llo COntro un a superfic ie _ ri fl essa e si propag-.a da un estremo alr altro SC IW~ appr~z­ panno, canone o altro - in t l"isa di ulla pasta d i polvere zabili perdite. In m edici na e chirurgia le fi~)rc OlUche - Il finiss im a di diam a nl c o d i a ltro m a lerial e di e lev'dla du- pl-.alka una treccia di tili - pe rmettono d i es pl o ra re .~on rezza, per esemp io ,'a ll u min a A1 2 0 ~ , un c nne llo di luce parti interne del cor~o u mano, SI,IIIO ess: o rgani o vasi sa nguigni . I ,telefo Ola" ess~ ~e~g.o l.l~ .n usate pel' U<l.'iportarc un ?"Ul~I~Sm'lO n1l1llCr~ d.' .s,egn: I ~_ assai più c he i ll1dizio nalr cavr d i rame - dali., st.lZlonc l SUPERFICIE LUCIDATA RII-LESSIONE SPECULARE smil1.CnlC alla ricevente . Pe r quesLO ?CCOI~re, n atu r.alr~~en: le, una conve rsio ne da segnale e1ell~JC? a rn~pul.so otlI C(~ ~ viceversa, cosa ch e oggi è resa pOSSibil e dm mi croscopi CI laser e co nve rti tori a se micondutLOre. LUCE ~ SUPERFICIE SCABRA -~ RJFLESS IONE DIFFUSA 61. INClDENZA RADENTE: TUITO DIVENTA '" SPECCHIO 60. FIBRE OITICHE Perché qualsiasi superficie capace di riflettere, se osserva- ta on luce quasi radente, appare riflettente al 100% com e In che cosa consistono le fibre ottiche e a che servo no? un: specchio perfetto? (Esempio: i riflessi in un lago del sole e d ella hma quando sono bassi s ull'orizzonte). La lu ce può essere con vogli ata atlraverso un mo di vetro, quar-.m, o materia le plastico traspare nte, pe r elTetto de ll a Il potere rille lle nte di Lill a supe rficie ch e separa due m ~zzi rit-lessione inte rn a totale , La luce, incide ndo in modo qua- diversi varia con l' angolo d i incide n za dell a l u~e . .t'e r I. ~~e~ si rade nte sulla pare te interna del fi lo , viene Ìnter.unente rirsi al caso specifico ,uia-acqua, la luce c hc in Cide CI c 50 5
    • pcrpcndicolal'me me sull 'acqua vie ne riflessa in misura tlcI L'occhio umano è poco se nsibil e al co lore blu-violetto pe r- 2%. La riflessio ne l'imane circa costante per angoli di in ci- ché i receltori fOLOse llsibili per tale regione spe Ltralc sono den?..a obliqua no n Lroppo grAnd i, ma crcsce rapid<lmclllC i coni deltcrw ti po, in nume ro ass., i minore chc lI o n quel- quando la luce incide co n a ngoli su pc l'iori ai 6()O, pe r rag- li del prim o e secondo Lipo. 1.<, lo ro bassa d ens i,là~ d '<l lt,~on~ gi un ge l'c il 100 % a incidenza rdde n te. In qu es Lo lilllile. de , incide anche su ll a delinizione dell e imlllagllll, che e (h . l'acqua ap pare un amentico specchio e il suo colore di- necessità limita ta perché i coni sensibili al blu-vlolello s,o- vem a de l tUllO impercc pibile, persi no nel caso in cui fosse no parecchio distanziati l'un o da ll 'altro (i l p'II, l1Ic1o, in fo- intensa mente colorata. Lo stesso vale, natu ra lmente, per tografia, potrebbe essere una pell icola a gr'a na gross~,). I n a ltre copp ie d i mezzi, per esempio aria-ve tro. aggiunta, in presenza di debole segnale, il çenlc~l o ~lJla rg'iI la regione de lla reti na da cui auinge ~c, info rlllazlo~ lI : altro fallore che va a scap ito dell'acume VISIVO. Co mc n sullato, 62. MICROLUNE DI POLVERE un oggetto osservato in tal e luce no n p rescll t.a CO li to rni ne tti , bCllsì alla rgati in una specie d i co nfuso alone. L'cf- Perché il pulvisco lo sospeso nell'aria si vede particolar- fe LLo è particolarme nte evide nte se lo sfondo è luminoso e m ente bene allorché il sole pene tra in un ambiente OSCUl'O in buon co ntrasto con la fi gura osservala, come pOlrebbe attraverso una feritoia? essere una spiaggia dietro a un profi lo umano . L'uso di un sollil e fascio di luce. consente ndo di ma nte ne- re 1'<Ullbie nte in parziale osc urità , favori sce l'osse rvazione 64. lAMPADE ANNERITE E LAMPADE ALOGENE dci fenomeno. I gra nelli di polvere che si Lrovano sul pe r- co rso del fascio diffo ndo no la luce in tuHe le di.'ezioni e si Perché il bulbo di vetro dj una comune lampadina a fila- re ndon o penallto visibili in mod o ana logo a ll a IUll a il ei mento incandescente diviene gradualmente più grigio man ciclo noltumo. Tali g ranell i so no in genere di dilllcll sioni mano che la lampadina viene usata? Perché ciò non si veri- assa i magbriori della lunghezza d 'o nda de lla lu ce, per cui fica con le cosiddette lampade alogene, malgrado queste la d ifTus io ne è di tipo acromaLi co e i grane ll i appaiono operino a temperature ancora più alte? bianch i, esaUam e nte come avviene per la luna. A causa dell ' alta temperatura dc i fìlamcnlO incandesce n~ le il IlI da llo che lo cosLituisce - osmio, lungstcno - tende 63. L'AUREOLA VIOLETTA a ~ ublimare e a depos itarsi sull ' involucro d i ve tro, iII qu an- to superlicie più fredda de ll 'inte ro sistemol. Il problelll <~ è Perché, osservando una figura su sfondo luminoso nttra- lal'g'dillente risolto ne ll e lampade <.t. logene , o ,Ii quarlo-Io- verso un fiJtro di vetro blu-violetto, i suoi conLorni app..io- di o, le quali oltretullo co nsentono di portare se nza danno no circondati da una specie di alone soffuso? (Argomento il filam en to a tem pe rature prossime a quella di fusion e del usato dai fautori della bioenergia per dimostrare l' esi s tcn~ me lallo - 34 10 °C nel G ISO de l tllngsle no - cu n un nolevo- za della stessa). le incre me nto ne ll 'eflicienza e ne ll 'emissi()I1e bili e violet- 52 53
    • ta (e quindi una colorazione più bia nca de lla lu ce). Ciò è VIII. MECCANICA olle nUlO intro du ce nd o n e l bulbo d e ll a lampada limi scheggi<t di iodio: questa, reage ndo co n i vdpori d i tung- steno, form a iod uro di lungsten o, una sosta nza gassosa. Quando le sue mo lecole passano in vicina n7.3 del fil amen- l? in ca ndesce nte, ,'e ngo no scisse dal calore, con ride posi- zio ne del tungsteno sul fil ame lllo (che pertanto non si a~ s~tti~li.a), e ripri.s tin o della dose iniziale di iodi o, pe r una 66. ORfGrNE DELLE STAGIONI npe tlz1 0 ne del Ciclo, leori came nte sc nl.a fin c. Qual è l'origine delle stagioni? Non certo quella della di- versa distanza della terra dal sole, visto che il 21 dicembre 65. rL lASER la terra si trova al perielio, cioè nel punto più vicino al so- le, e raggiunge l'afelio, il punto più lontano, all'inizio del- Qual è la ragione fisica per cui un laser produce un fascio l'estate! di intensità luminosa di gran lunga superiore a quella, per esempio, di un torcia elettrica? È sta to rife ri to che , pOSLO di fro nte a lIna simile domanda , un uditorio di giornalisti statunite nsi si è trovato in so r- I (Oloni emessi da un laser, o ltre che spazialm c llle collim ;'l- prendente difTi co ltà . L'asse te rrestre i;! inciinaLO rispe tto t.i, sono tutti coerenti t.ra loro, ne l senso che il lo ro contribu- a l piano dell 'orbit•• c he la tcrra descrive atto rno al sole. to a l ca mpo dcttromagne L d e lla luce è escl usivame nte ico Per l'emi slero sette ntri o na le, il fred do si ha qmllldo l'in- additivo. L' intens ilà luminosa c resce con il quadrdto d e l clinazio ne è ta le che il sole a mezzob orn o si trova basso ri ca mpo, dunque il meccanismo di sommare i campi ha sul- so prd l'orizzon te; il caldo < a ndo , per~orsa mez~ ?. ·b~t~, Iu l'imc nsità un c Aeao ulteriormente ampl ia la. Nell e nor- l'incl in azion e fa sì ch e il sole a mezzogio rn o passI pltl VICI- mali sorgenti di luce, an che se collimate com'è una torc ia no all o zen it (l' energia solare in cide nte sull ' unità di su- e lettrica, i foto ni ve ngono gene rdti in modo in coe ren te, pe rfi cie terreSti-c , in ta l caso, è alquanto maggiore, pe r· ossia del tutto scorrclato. I loro co ntl-ibuti a l ca m po ele t- ché i rdggi a rrivano c irc•• perpen dicolarme nte). Inoltre , tromagn e tico si co mbin a no a caso, potendo ri sultare an. ne l primo caso il giorno è breve, nel seco ndo lun go, con che opposti. Il I-isulta to fina le è che l'intensità lu minosa è una maggiore quantità di calore rdccolLa. 1..<.. distanza ter· di moltissime volte più debole. I<I-sole è un fattore seco ndario, ta nto più c h e l'orbita no n si discosta eccessivamente d a un a circo nfere nza. V.l inve- ce sOltolineaLO che i massi mi di freddo e di ca ldo giungo- no circa un mese do po i te mpi ideaim e llle previsti , a cau- sa de ll ' in erzia term ica del te rre no e d e ll 'atmosfe ra, che non si ad eguano in mod o ista ntan eo a ll e variate co ndi zio- ni . Naturalme nte, per l' e misfe ro meridio nal e, il disco l'so 54 55
    • è interamentc rovescia to . Lasciamo a l letLO r'c il co mpi Lo so de l pi o mbo, il peso della pa ll ina riman e pre ponde- di medita re su co me si prese nta la situazio ne a live llo de l- , rant e ri spetto alla forza d 'attrito , ed essa procede in ca- l'equ aLOre. dut a pressoché libera, continu a ndo ad accresce re la sua ve loci tà . Ques to fu un proble ma c he inte ressò a fond o Ga lileo Ga lil ei. Si racconta , con be nefi cio d i in ve ntario, 67. PESO E VELOCITÀ DI CADUTA ch e pe r chiari rsi le idee su queslO proble ma egli lasciasse cade re ogge tti dalla IOrre di Pisa. In realtà. Galileo si po· Pe rché una palliDa di piombo e una eguale d i. s ughero non neva la qu estione in modo più so ttile, considera ndo non cadono con la stessa velocità, pur esse nd o egua lme nte già du e oggetti così dive rsi come un a pa ll ina di piombo soggette, en tram be, all'iden tica accelerazione d i gravità? e ull a di sughe ro, bensì due ogge tti siin ili. come due cor- pi de ll o stesso material e. diffe renti so lo n elle d ime nsio- ni . Egli affermò che, ave si potessero escludere gli effeui di <llIrito d e ll 'aria , i due co rpi dovre bbero giungere a te rra n e ll o st.esso istallle. No n sap pia mo esattamente se egli fu mai in grado di fare i dovuti es perime nti , ma co- nosc iamo l'argo me nto c he egli propose a sostegno della QUESTO O QUELLO sua co nclu sion e, un inoppugnabil e gedtmken experiment PER ME PARI SONO (ved e re: Discor.çi intorno a due nuove scie'l lu). Ne ll e nostre parol e se mplifi ca te, esso suo na co me segue. Supponia- t mo pe r un momento ch e, anch e ne l vuoto, il più pesa nte , t- d ei du e co rp i, come il se nso comune ci suggerirebbe, ar- 'e ri vi a te rra per primo. Ripe ti amo ora l 'es perimento un e ndo insie me i due co rpi in Ill odo da avere un ogget- to più pesa nt e. Q uesto dovrebbe cad ere a te rra in un RAG IONAMENTO PER ASSURDO DI GALILEO tempo più breve e de ll'uno e d e ll 'a ltro dei du e corpi pres i indi vidualm e nte. Ma si può ragio nare a nch e così: il In effe tti le pallin e di sughe ro e di piom bo cadreobcro co rpo più peS<lllle, dove ndo cadere' più in fretta , trasci- co n la stessa ve loci tà se si trovassero nel vuOto. Ne ll"<t ria , ne rà il corpo più leggero facendo lo sce nde re più veloce- a lla forza di gravità, ch e produrre bbe eguale acce lennio- me nt e. Questo , pe r contro, agirà da fre no sul corpo più ne ne lle du e pall ine, si oppone la for za d 'attrito. Q ues ta, pesa nte, rall e rHa ndo ne un po' la ve locità di caduta . Allo- a umenta ndo co n la ve loc ità di ca duta , ris u lta presto ra il te mpo di ca dula fini rà pe r esse re inte rmedio tra egua le al peso d e l sughero , ciò che rend e m dl; la forza que lli mi surati se pa ratam ellle per i du e oggetti. Due ve- globalc agente su di esso. E nu ll a dunqu e l'acce le ra zio- rità co n trastanti , ma egua lme nte va lide. Dunque l'assun- ne, pe r la legge di Newto n (ma non la veloc ilà, natu ra l- to ini zial e, c he il corpo più pesa nte sce nda più veloce- me nte, basti pensare a l molo d e l pa racadlllista ). Ne l ca- me nt e, deve essere e rraLO. 56 57
    • 68. SATELLITI ARTIFICIALI 70. ALTERNE VICENDE DEL CHIODO Perché i satelliti artificiali, per mantenersi a lungo in or- Perché si può piantare un chiodo nel legno duro anche bita, debbono viaggiare a un 'adeguata distanza dalla con un modesto martelletto, ma non premendo s u d i esso, te rra? sia pure con la forze riunite di più persone? Inoltre, come si collega il colpo di martello sulla testa del chiodo con l'a· L'o rbita su cui viaggia un sa te lli te anifì cié e è la t rai et- d vanzamento della sua punta? lo ria lun go la qua le la fo rza di a ttrazio ne g ravitazional e ese rcitala d a ll a tc rra eguagli a la for za ce ntrifuga agen te L ' urto de lla marte ll a r",- svilu ppa un ",- fo rza impulsiva mo lto sul sate lli te (quest ' u lti ma, pe r un d a to raggio d e ll'o rbita , più el evata c he no n la fo rza associata all a spin ta statica de l· sup pos ta circolare, è la lllO m aggio re qU<lmo più g ra nde le braccia. La fo rza e la co nsegue nte de fo rm az io ne de l è la ve loc ità dd sate llite). Se il sa te llite d ovesse trova re m eta ll o si producono a lla testa d el chiodo, dove awie ne resiste nza lu ngo il suo cammin o e pe rde re e ne rg ia, la l'urto, m a si pro paga no lun go il c hio d o com e o nda di forza gravitazio na le fare bbe sce nde re il sate ll ite su r'lggi pressio ne, raggiunge ndo la punta. Giacché la pressio ne è o rbita li se m p n : più picco li , fin o a farl o cad ere al suo lo data da fo rza diviso area, a lla puma essa diviene m olle vol· con lill a tra ie L a spiraleggiante. Di qui la n ecessità di LOri te maggiore che no n <l lIa testa del chiodo, così che la sua po rlo in un 'orbita di raggi o a bbas ta n za g ra nd e d a m a n. pe ne trazione nel legno risulta ul terio rme nte fa ciliL."tt<l. lc ne rlo all 'es te m o d e ll 'a tm os fe ra, d ove no n subi sce lIrli co n le m o leco le d c ll 'a ri a. 7 I. TAGLIARE A DOVERE 69. SPEZZARE UN MATTONE CON PICCOLO Che significa f"lSicamente affilare una lama? Perché il suo SFORZO movimento a sega favorisce di molto il taglio? Pe rché c'è chi riesce a rompere un mattone con un sempli. Aflì lare lilla la ma sig nifi ca fe nde rn e più sotti le il fil o, cioè ce fendente della mano n uda? la supe rficie di con taUo con gli oggeui da tagliare. A pa· Po ic hé ne ll 'ope razion e si utili zza una for za di lipo im· puL'i ivo, co m 'è que ll a c he si produce negli urti tra corpi , è poss ibile re nderb surtic ie n te m c llle a lla da infran gere un oggetto soli d o co me un m a tto ne. Si può sti ma re, pc ,· .... '* '* r+ '* "" la fo rza age nte, un valo re pari a 24 quintali ! Occo rre, na tura lm e nte, la d ovuta pre p a razio ne m e nta le e d e lla '* '* ma no, c he deve svilup pa re. nel punto di impatto, l'op· portuna ca ll osità. "" '* '* '* 58 59
    • ril à di forza appli cata , la pressione della lama aumenta in 73. SCONTRO LETALE ragion e .in versa a tale supe rficie. Il movimenlo a sega pe r- Ill e lle:: (h sfrullare la maggior efficacia di uno sfol7.o di ta- Come mai i danni prodotti ne llo scontro frontale di due gl io nel ro mpere i legami tra panicelle coslitucllli il matc- automobili che vanno, diciamo, a 100 anziché a 60 Km/ h , ,·ialc. Ese mp io elem e ntare: è assa i più facil e lacerare lIn a si aggravano molto di più di quanto non lasci supporre, ot- GII:la da g ioco tirandola in direzioni oppos te perpendi co- timisLicantente, l'incremento di velocità? la n a lla carta , che non parallele a lla stessa. Assu me ndo. pe r sempli cit<.ì., che le auto siano eguali , nel- l'urLO fronlale esse devono g iungere a un arresto com pie-- 72. URTI CON CORPI DURI E MORBIDI to. Ciò implica la dissipazio ne quasi islan L."lnea d ell a loro e ne rgia cinetica complessiva, Quest'ultim a a umc nta con il Perché una sfera d'acciaio, cadendo su Ull piede, fa assai quad rato d e lla velocità: nel G ISO di 60 Km/ h è pe rciò pro- piil male di un' identica sfera di gomma, seppllre zavorrata porzio nal e (I 2x60:l = 7.200, pe r 100 Km / h è proporzio nale aU'interno di piombo così da avere lo stesso peso? li 2x l 00 2 = 20 .000, ossia quasi trip la . Non è raro sentire pe rso ne che nega no ques ta circos ta nza , affermando con sicurezza che un buo n guidaLO re il 100 all 'ora è meno pe- ri co loso di uno ca ttivo c he viaggi a 60 (come se gli inci- d e nti , o ltre tullo. non potesse ro lrdrre origine a nche dagli im previsti o dagli e rrori altrui ). 74. CADUTA DELLO SCAlATORE SFERA D'ACCI A IO SFERA DI GOMMA È vero che lo strappo subito da un rocciatore in caduta li- Ciò c he v'lria , ne i due cas i, è la durata dell ' urto. Ne l ca. bera, quando la corda cui è assicurato arriva a tendersi, è so d e lla sfe ra di gom ma , la gra nd e d e formabilità del ma- lo stesso se il volo è di tre o di trenta metri? In parole di- teriale fa sì c he dal momento d e l p rim o im pa tto a l mo- verse, è vero che la probabilità di rottura della corda è mento del distacco trascorra un intervallo di te mpo assai eguale nei due casi, e per quale ma Livo? più lungo c he no n ne l caso di una sfe ra ri gi d a, co m 'è quell a d i accia io. La for za impul siva associata a ll ' urLO è Pe r quanlo possa sembrare inc red ibil e , un rocciatore che dl~ n qll C e nor me me nte più alta in qucst' ultim o caso, co n cada per un trallO molto breve o mo lto lungo, restando le d ovute co nsegue n ze sul dolore e sul dann o. L'effclto appeso alla corda , ha egual e pro babilità di esse re ferito ammn rli zza n 1C delle imbotLilUre d egli spigo li - c d e ll 'où· d a ll o strappo o di ro mpere la co rda stessa. C iò è conse- hag ne ll e li ut O - è dovuto a ppunto a qu es to fa lla, il tem- g ue n za d e l fatto che l'allun gamento d e lla corda quando po d ' urto. va in tra zio ne cresce in p ropo rzio ne alla lung hezza d ell a 60 61
    • co rda: ciò co nduce a l risultato che la tensione cui è sog- palla consum erebbe a ven ire dalla bocc~ del pezzo sino a ge!!a la corcla a l suo mass im o allun ga mento - tensione terra, lasciata, senz'altro imp ulso, cade re se mplice me nte che si tra.s.mc LLe eguale a l corpo dell o scalatore e al punto giù a perpe ndicolo. Or par mentvigli osa cosa c he nell' i- di fissaggio - è indipe nde nte dalla lunghcZ7.a della corda, stesso brevc tempo della cad uta a piombo sino in terra da1 ~ ossia del tratto di cadUla. Una stima de ll a te n sione massi- l'alLe zza, verbigrazia , di cento bracci a, pOS.'i3 la medesima ma. cui si perviene tramite il principi o della co nservazione palb, caccia ta dal fuoco, passare o r quattrocento, or mille, de ll 'e ne rgia tOlale - meccani ca più e1aslica - porta a un or quattromi la, ed or diecimila braccia, sì c he la palla in va lo re di circa una ton ne llata per la cad uta di un adu ll.O. È lutti i tiri parall e li all'orizzonte si traucnga sempl'e in a ria pcr queslO motivo che i moschCLton i usati da i roccialOl"i per tempi egua li ... quando non ci russe l'impedime nto ac- so no 1~lbbrica ti pe r sopportare pesi non inferiori a 2 ..~ ton- cide ntatio dell 'aria ..... Il motivo è che il moLO lun go la di- nc llal.C, va le a dire trem" o quara nta volt.e maggiori d e l pe- rezione o rizzontale non influisce mi nimamente su que llo so di un co rpo umano. lungo la vertica le, che è regolato cscJ usiV"dme ntc dalla for- 1..<1 peso del proiettile (ignorando, in buona approssimazio- ne, l'effetto dell'attri to su ll' aria). Il tcmpo per raggi unge- 75. DIFFICILE DA CREDERE l'e lc rra è dunque identico, c he l'ogge u o sia in viaggio orizzontale o meno. Perché un pro iettile sparato orizzontalmente a grande di- stanza tocca te rra in contemporanea con un altro proiettile che, allo stesso istante iniziale, viene lasciato cadere a terra 76. TAGLIARE IL VETRO dalla bocca d ell'arma sotto la sola azione del proprio peso? Per quale motivo UDa lieve incisione prodotta su una lastra di vetro da una punta di diamante consente di spezzare il vetro lungo di essa con uno sforzo quasi impercettibile? TEMI'IIJI CADlJTA EGUALI !!! Le crepe nei materia li , anc he soltanto superficiali , per so- lito si dipartono da quei punti dove esistono difetti struttu- Ques ta a ffermazione, fatta slO ricamente da Galileo Gali lei rali d i un tipo o dell'altro. Eventua li forte applicate al ma- semb rerebbe a prim a vista de l tul.lo avventata. Queste s;' teriale - per in curvarlo, ad esempio - te nd ono a conce n- no le sue paro le (dal Dialogo dei 1lIassimi sistemi): « ..• quan- u'arsi al vertice della crepa. Ciò fa sì che fone incapaci di do in cima a un a torre fosse una colubrin a Iive ll ar'I , e co n sortire alc un effetto sul materia le pe rfe tto. sono in gl'3d? essa si tirassero tiri paralleli a ll 'orizzonte, per poca o molta di provocare la propag-.d.zione della crepa lu ngo il corpo. E carica che si desse "I pezzo, sì che la palla andasse a cade- il caso di una li eve incisione ope rata so pra una lastra di ve- re lontana ora mill e braccia, or quattromila, or sc imi la, or tro: una modes ta flessione della lastra provoca immedia ta- d ieci mila , e tc.. lUtti questi tiri si sped ire bbero in te mpi me nte la propab'Clzione de l solco sin o all'all ra superficie e uguali tra di loro, e ciascheduno egua le al te mpo che la la completa scis.'iione del vetra. 62 63
    • IX. MIRAGGI servazione in .. riflessione- deve conservarsi un precIso angolo di inc idenza e di osservazione. RAGGIO VERO ...•.. 77. SPECCH10 D'ASFALTO ....... .... APPARENTE .............. CHIAZZA DI ....................... Perché, nelle giornate calde, una strada asfaltata sembra BAGNATO coperta di chiazze b~gnate, che tuttavia si mantengono sempre alla stessa distanza dall'osservatore? Un effetto analogo si ha nel miraggio del laghetto o del È il miraggio più conosc iuto c faci le d a incontrare. Tuui fiume in mezzo al deserto. In questo caso, ciò che sembra ha nn o nOl.alO , percorrendo una strdda asfa ltala d 'es tat.e, acqua non è altro che una chiazza di cie lo «riflessa» verso che essa prese nta appa re nti chiazze di bagnal o, capac i di l' osservatore. L'apparente movime nto dell'acqua è legato rill c u cre la lu ce come specc hi . Se si ce rca di avanzare alle variazioni di densità dell'aria unite alla sua turbolen- verso la zo na «bagnala », essa si all ontana co rd spo nrle nl.e- za che rendono instabile il meccan ismo di rifrazione dei mCIllC. I.'cffe u o è dovuto a ll a prese nza di Ull gradiente ra~gi visivi. Si troveranno altri effetti del genere nei quesiti termi co sopra l'as falto: l'aria è più ca lda vi ci no ad esso, che seguono. per via de ll 'asso rbimenlo dei raggi solari, e divien e 'ia via più fredda con la quota. L'aria più calda è meno den- sa c dunque m e no rifnll1genlc . Il ri sultato è c he , n e lla 78. TREMOLÌO DElLE IMMAGINI SULlA SPIAGGIA zo na sovras tante l'as falto , i raggi luminosi incontrano una co ntinua va riazion e del l'in dice di rifrazione de ll'a- Perché gli oggetti che osserviamo su una spiaggia assolata ria, così da subire un a graduale rifrazione e un incurva- ci appaiono tremolanti e dai contorni mal definiti? ment o ne lla direzion e di moto . Un raggio ch e si avvicini al slIolo con piccola in clinazione, non giunge mai a 10C- A causa della rapida variazione di temperatura tra la su- ca rlo , ma si pi ega verso l'alto. Se raggiunge r osservaLQrc, perficie della sabbia, rovente, e l'aria sovrastan~e: que~t'~I­ verr:'i gi udica to né più né meno che un raggio riflesso. In tima viene posta in movime nto. Inoltre, la ?e.nslta ~ell ana d relli, se il raggio proviene da un oggetto, di quest' ulti- non è costante da puntO a punto, per CUI SI maOlfestano mo apparirà l' immagine virtuale capovolta, proprio co- fe nomeni di rifrazione, ossia deviazione dei raggi lumino:- me se la strada fosse uno specc hi o orizzontale. Lo sposta- si. I due meccanismi in combinazione causano l' effetto ~I mento in ava nti della c hiazza riflettente, quando c i si tremolìo e perdita di definizione dei contorni, in modo SI- muove ve rso di essa, è consegu e nza de l fatto c he per l'os- mile a ciò che si osserva nelle stelle. 64 65
    • 79. TREMOÙO DElLE STElLE 81. MONTI SORGENTI DALLE ACQUE Perché le steUe non ci appaiono immobili, ma piuttosto af- Perché, in taluni casi, si vedono spuntare dal mare dei fette da un continuo tremolìo? Perché tale effetto non ha monti che sono invece così lontani da stare sotto la linea luogo per la luna? dell'orizzonte? È il medesimo effetto di cui si è appena parlato. L'aria nel- Si ha qui un caso di miraggio superiore, un miraggio, cioè, l'atmosfera è soggetta a turbolenze e presenta se nsibili va- dove l'oggello si presenta a l di so pra de lla sua reale posi- riazioni di temperatura da punto a punto. L'effe tto è pre- zione. La causa è la CUrv'dtura de i raggi conseguente alla sente anche nell'osservazione della luna, ma è assai meno variazione di tempe ratura de ll 'aria - e de lla sua densità - percettibile a causa delle grandi dimensione del disco lu- con l'alliLUdine . L'effe llo , ne ll a sua essenza, è simil e a nare. que llo che si riscontra nel miraggio dell 'oasi o in quello noto con il nome di Fa!..'l Morgana, che fa apparire evane- scenti palazzi sull 'orizzonte marino. 80. INGRANDIMENTO DElLA MASCHERA SUBACQUEA .. .. .... Perché un pesce visto con la maschera da subacqueo appa- re più grande del reale? 82. VEDERE PER CREDERE, NON SEMPRE BASTA Perché non poche persone credono a cose impossibili, quali i fenomeni di chiromanzia o certi eventi che sono s0- lo apparenti? Esempi classici sono, nella prima categoria, Il sistema ottico costituito dai mezzi: acqua, vetro piano la ricerca di lUla persona dispersa tramite pendolino, nella della maschera, aria e 'Cornea costituisce una lente di in- seconda, la convinzione che in determinati luoghi la legge grandimento. Si può stimare che "ing randimento, rispet- di gravità si applichi alla rovescia (caso di una strada, non to all'immagine vista in aria a occhio nudo, sia circa 1,33, lontano da Roma, dove l'acqua versata a terra si spande- cioè pari al valore dell'indice di rifrazione dell'acqua. rebbe in salita). 66 67
    • di fiducia, quasi una sicurezza, che si~ possibil,e sconfi~ge­ re le leggi della natura, nell'cventuahta che SI presen.tI~? circostanze in cui le vie nonnali appaiono impercornbdl. In questo atteggiamento, l' uomo è aiutato dalla cu r~os~ natura della sua memoria, ch e sembra avere la facolta di registrare solo certi eventi, quelli che van~o ~,el senso a~· spicato, rigettando invece gli eventi, assai plU nu~erosl : che lo farebbero rimanere con i piedi saldamente piantati per terra. Un elementare esempio di ques t~ nostra t~n· denza è la comune sensazione che, quando SI deve apnre una porta disponendo di due chiavi diverse, la prima ~ es· sere provata è sempre que lla che non va bene. Se nOI t~· FORMA REALE CiO C I-IE Si VEDE nessimo un registro dove segnare l'esito di questi evenu, a ll a fine della vita scopriremmo che ciò si è verificato, in CAMERA DISTORTA DI AMES modo pressoché esatto, solo nel 50% dei casi, come garan· tito dalla statistica. Gli effetti cosiddetti telepatici sono un altro bell'esempio Un evento dall'apparenza quasi magica, come il ritrova· d ello straordinario potere di autoinganno di cui siamo ca· mento di una persona scomparsa, grazie a pratiche chiro-- paci, A chi non è capitato qual~he vol~a di .chi~mare un mantiche, quale il pendolino sospeso su una carta LOpo-- amico per telefono nello stesso Istante 111 CUI lUi a1za~ !a grafica che indirizza verso il punto dove fare le ricerche, è cornetta per fare il nostro numero? Ma quante cenun~la ovviamente fortuitO. Esso può aver luogo allo stesso modo di migliaia di telefonate abbiamo fatLO z:tella nostra vIta per cui accade, una volta tanto, di vincere a ll a lotte ria che non sono rientrate in questa categona? Tra le poche (non rientra in questa categoria, natur,almente , il caso in telefonate di cui ho ricordo, sono certamente incluse tutte cui esistano sufficienti indi zi da consentire a un sagace quelle che mi hanno fano, sobbalzare p~: ,la lo:o.natura chiromante di formulare delle supposizioni a ll a manierd «chiaramente telepatica». E solo probablhta stausuca, na- di Sherlock Holmes). Sebbene i tentativi per raggiunge re turalmente, ma è un gioco piacevole - per alcuni di noi il successo possano essere ripetuti molle e molte volte, so-- forse un 'àncora di salvezza - fingere ch e la questione non no di gran lunga più numerosi i fiaschi completi Ma di stia in tennini così banali. . tutto ciò che non ha buon esilO si te nd e a non parlare, Venendo alla seconda categoria di fenomeni , quelli deci- mentre un solo risultato clamoroso può attirare l'attenzio-- samente impossibili, come l'acqua c he si arrJ.mpica per ne ' di tutti. Così, con pochi eventi abi li o fortunati , una una strada in salita, la spiegazione sta nel fatto che posso-- persona munita di opportune doti riesce a costruirsi, pres- no sussistere particolari quadri ambientali capaci di ingan· so un certo pubblico, fama di mago affidabi le. li meccani· nare la nostra percezione visiva. Tutti hanno sperim~ n ~lo smo è favorito dal fatto che gli esse ri umani provano una il famoso «effetto falsopiano», per cui uno crede di Vlag· grande attrazione per il prodigioso: esso genera una sorta 69 68
    • gia re in pianura e invece si trova in salita. Le autostrade X. FATII DI NATURA italiane, con torna te dalle pe nde nze alte rn e d i valli e co lli~ ne, sono un magnifico campo di sperime n tazione per qu e~ sto ge ne re di effetti. Me ttere la quinta co nvin ti di avere iniziato la discesa, e dover subito scalare la marcia pe rché l'auto perde ve loc ità: a chi non è mai accaduto? Il fenom e~ no de ll 'acqua che va contro la legge di gravi tà è di siffatta natura. Se mbra che in California vi sia un inte ro paese ca~ 83. GHIACCIAI MORBIDI ratte rizzato da e ffetti d i questo ge ne re, pe r vi a de lla spe- ciale conformazio ne del te rre no dove esso è sit uato. Perché i ghiacciai, nel loro avanzamento a valle, aggirano Esiste un ma nufa tto, la camera distorta di Arnes , mostrata gli ostacoli - pe r esempio un grande macigno - anziché nel disegno di pago 68. che illustra esempl arme nte qua nto sommergerli o scavalcarli? grande possa esse re la falsità d el nostro pe rcepire in p ec u~ liari ambie n tazioni. La came ra ha un a forma bizzarra, di~ Applica ndo l' equazione d i Clausius-Clapeyro n d e i passag· segnata in modo da controbila ncia re gli effe tti della pro- gi di Sla lO al siste ma acqua-ghiacc io, si lrova che, più alta è spe ttiva. U na pe rsona che si sposti all'inte rno d i essa, os- la press io n e, più bassa è la te mpe ra tura di fusio ne del servata con un occhio solo attraverso un piccolo foro ne lla ghiaccio. In a ltre parole, pre me ndo sul ghi accio, è possibi~ pare te, se mbra cambiare di statura in mod o così realistico le fa rlo fo nde re a nche a tempera ture infe ri ori a zero gradi da lasciare l'osservato re se nza pa role. La spiegazione sta ce ntigradi (è be n noto l' espe rim e nto de l fil o d' acciaio, re- nell 'attitudine de l nostro siste ma occhi o-cerve llo d i va lu ta~ cante due pesi alle esu-emi tà, posto a tracolla di u n cubet- re la dime nsione degli oggetti tarando, rispe tto alla distan- to di ghiaccio: il fi lo tagli a il ghiaccio sguscia ndo fuo ri alla za, l' immagine che si forma sulla retin a (una pe rsona che base d el cubello). Nel caso de l ghiacciaio di mo ntagna, il si allo ntana produce sulla re tina un 'imm agine c he va rim~ picciolendosi di continuo, ma non pe r questo la si giudica affetta da un accesso di progressivo nanismo). Nella came- GHIACç!p: ra di Arnes, le due persone addossate agli ango li sono a di~ stanze a lquan to diverse da chi osserva, una circa il do ppio dell'altra, ma il particola re disegno della camera, unito a l~ l'assen za di ste reoscopia dovuta alla visione m onocul are, no n pe nne tte all 'osservatore di awederse ne, cosicché egli valuta le dimensioni di ciò c he vede in modo del tutto svi a~ to. La camera di Ames fa giustizia comple ta di tanti pre- giudizi legati a inganni de i nostri siste mi pe rce ttivi . 70 71
    • ghiaccio c he g iunge a co ntallO con una roccia vi vien e A qu esta domanda si dà una risposta analoga a que Ua relati- pre muto cont l~O dal grande peso dci g hi accio che sta più a va ai ghiacciai, basata sull 'abbassamento d e lla temperatura monte. Esso dIVe nta acqua e come tale sco rre attorno al- di fusi one del ghiaccio sottoposto a pressione. Premuta tra J' os~co l o" ricongelando non appena la pressione risu lta le mani, a lle minuscole superfici di contatto de i singoli fioc- all~vla~a. ,E bene precisare che il com po rta me nto acq ua- chi - e co munque alla superfici e esterna d e lla palla - la ne- ghiaccIO e del lutto peculia re, le altre sosta nze ave ndo un ve si scioglie, per poi riconge lare e fungere da colla nte per punt~ ,di fusion e che si alza con l'a um e ntare della pressio- le varie parti. Ciò dive nta impossibile se la temperatura del- ne. CIO nasce da~ fa tto che il ghiaccio, a pariLr.1. di peso , ha la neve è così bassa, che la pressione esercitata non basta a un volume maggio re dell'acqua , ciò che in generale non è far scende re il punto di fusio ne del ghiaccio sotto di essa. vero per a ltri materiali. Questo è il caso de lla neve che si forma nei congelatori do- mestici , la cui temperatura è tipicamente di -20 centigradi. 84. SCIVOLONI SUL GHIACCIO 86. SALE SULLE STRADE E ANTIGELO Perché sul ghiaccio si scivola, ma non sul vetro o sul plexi- glassI Perché per eliminare il ghiaccio dalle strade le si cospar- gono di sale? ~iù che un. effetto di pression e a ll a Clausius-Clape)'l"on , è Il .ca l~re sVl lu ppato per attrito la ca usa prin cipa le de ll o L'aggi u nta di sale a ll' acq ua ha l'effetto di abbassarn e il SCIOglimento di un sottile velo d'acqua tra la suo la della punto di congelamento (in modo analogo all 'aumento di scarpa e. la superficie ghiacciata. L'acqua agisce da lubrifi- pressio ne) e quindi di farl o fondere più facilmente. Ciò av- ca nte, nducendo a sua volta l'a u rito, c ui si affida intera- viene pe rc hé una quantità maggiore di calore deve essere me nte la stabilità del piede. L'entità dello sli tta me nto ri- sottraua dalla soluzione per fa rla passare d a llo stato liquido ~ulta .dal gi~o comple mentare di questi due e ffetti , agenti a que llo solido: le molecole de ll 'acqua, p e r aggregarsi in IO misura mlOore o maggio re a seco nda delle circostanze c ristall i, d ebbono infatti affrancarsi dall 'azione attrattiva particolari inco n~rate. Nu ll a de l ge ne re può avvenirc, a delle molecole saline. Fe nome ni ana10gh i sono responsabili temperatura ambi e nte, pe r altri mate li ali solidi per ese m- de ll'elT tto anticongelante degli additivi che si mettono nel e pio il vetro. ' radiatore de ll 'automobile (pe r esempio alcool metilico) . 85. IA PALLA DI NEVE 87. CALDO UMIDO E FREDDO SECCO Quale meccanismo rende possibile fare una palla di neve? Perché il caldo diviene tanto meno sopportabile, quanto Perché ciò, in genere, non è possibile con la neve che si più elevato è il tasso di umidità? Un effetto diverso dal forma nei congelatori domestici? precede nte, ma simile nei risultati, si ha per il freddo: ven- 72 73
    • ~ ~di sotto zero in alta montagna, dove l'umidità dell'a- ti e si sviluppi una vera e propria onda. A sua volta, l'onda na e ~tta congelata al suolo, può sembrare meno sgrade- agisce sul flusso del vento imprimendogl,i un 'a?datura ~~o~ vole di qualche grado sopra zero in un ambiente ricco di più casuale, bensì guidata dalla geometfla.dell o.nda. C~o SI umidità. Qual è il motivo? ripercuote sulla formazione delle onde adlacenu, ch~ nsul- tano così correlate a quella primitivamente formatasI. Il mecc~nismo che ci consente di trovare refrigerio in pre- se nza. di alta te mpe raLUrd è quello de ll 'eva porazio ne del su- dore. C iò perc.hé ogni gra~mo d 'acqua che eV' pora consu- a 89. RIPPLE MARKS n: a ben 540 piccole calo n e. L'evaporazione de ll 'acqua av- V1e~e tanto più facilmente quanto più l'ambie nte esterno è Qual è l'origine delle ondulazioni periodiche che si vedono asClUl~O: al limite in cui l'umidità raggiunge il 100% , ,'eva- sulle dlDle di sabbia (o anche sotto l'acqua del mare, vicino a porazione è tOlalmellle inibita e il sudore si limita a scorre- riva)? OJ.e cosa determina la distanza tra due creste successive? re sulla nostra pelle, senza che se ne tld.gga alcun be nefi cio. Nel caso del freddo in alta mo ntagna , l'aria secca ha una C'è qualche e lemento di simililUdine tra questo proble~a b(l~sa conducibilità termica ed è poco ~ni cace nell 'asporta- e il precedente. Si supponga di avere casualmente un PiC- re ~I c.alor~ gener.lto dal nostro COI'pO. E come se, aLLorno a colo accumulo di sabbia, su una spiaggia altrimenti piana. ~Ol , SI venisse a ~ormare una specie di ca lotta tie pida protet- Il vento, che trasporta altra sabbia, tende a depositarla d~ tiva. Tutto cambia , naturalmente , in presenza di vento! ve trova un 'asperità, facendola crescere, m a nel contempo proiettando per urto alcuni granelli di sab~ia a una cer~ distan za. Si forma così una nuova o ndulaZIOne a una di- 88. REGOLARITÀ DELLE ONDE stanza pari alla media dei salti compiuti dai ?ra~elli di sal>:" bia. Il processo si perpetua, anche perche gh accumuh Come mai il vento, con i suoi refoli incostanti, determina condizionano a loro immagine e somiglianza il flusso del la formazione di onde aventi una periodicità defInita? vento, fino a che si crea una successione regolare di ondu- lazioni (ripple marks). Lo stesso identico effetto f'Uò, aver La superfi cie del mare è sogge tta a fluttu azio ni, dovute a luogo sul fondo del mare, l'acqua essendo ~ra Il ~el~?I~ forz~ verticali agenti nel volume de ll 'acqua. Prendiamo in per il trasportO della sabbia. Altri fenomem conslmllt SI con~lderazion e una pi cco la cresta e suppon iamo che sia in- ha nno con la neve, che sui prati m o ntani può fonnare de- ve~uta d a un colpo di vento, che deve scavalcarla . Alla som- positi ondulati allorché cade in presenza di forte vento. mità, l'aria si adde nsa e aum e n ta di velocità, riducendo la ~ropria pressione sul liquido (secondo la legge di Be rnoul- h) . L'opposto avviene neg li awall amenti tm c reste. Tenen- 90. LE ONDE SI SCHIERANO COME lA RIVA do conto che l'acqua non è un fluido ideale , ma viscoso il m:ccani.smo in gioco risulta più complesso, ma ciò che c~n­ Perché le onde, che in mare aperto si muovono in tutte le ta e che Il vento fa sì che il dislivello trd valli e creste aumen- direzioni, vicino a terra avanzano parallelamente alla riva? 74 75
    • XI. LO SPORT La velocità delle onde dipende dalla profondità del mare. A causa de ll 'atLrito contro il fondo marin~ , man mano che si avvici nano a riva le onde subiscono un rallenta me nto. Si supponga per un momento che un 'onda si stia avvicinan~ do con un 'inclinazione rispelto alla riva: le parti più l o nta~ ne avanzeranno più rapidamente portandosi in linea con le parti più vicine, così che l'onda si renderà parallela alla 92. SALTATORI VARI spiaggia. Si può avere un 'eccezione al mecca nismo descrit~ . . l'asta cercano di to quando si tratta di onde sollevate da un vento locale PeTCh e · saltatori in lungo, e l •saltaton con ' I . di iccare il salto, men~ che soffi in direzione obliqua rispeuo alla terraferma. acquistare un'alta velOCità prun a sP . 11 . relati~ tre i saltatori in alto si avvicinano all'asnce a a pa5S1 vamente tranquilli? 91. ONDULAZIONI STRADAU · ta è ovvia· un corpo QuanLO al saltatO re in lun go , I a nspos . ~ . uanto Come si formano le ben note ondulazioni del fondo di la nciato orizzo nta lm e nte va tanto ptU lont~,no ~I mec- una strada bianca, separate tra loro di qualche decina di iore è la velocità di stacco. Nel salto con asta I . . ma gg . Il d· formare dell 'energia Cl~ centimetri? E le analoghe ondulazioni su una pista di sci, canisl1lo principale e qu~ O 1 l~ . . I dunque al sal- soprattutto nei punti dove i passaggi sono obbligati? . . poten ziale gravltazlOna e. neti ca IO energia . . la massi ma velocità orizzontale A taLOre occorre acquIsire . ' dio intermedio La risposta è in qualche modo simile a quella data per i riJr possibile, per ottenere po~ , sfrut~ndo lo sta d l' asta la pk marks. In questo caso, l'agente esterno sono i pneumati- 'energia clastica assoçata alllOcurvamento e d ' (Ie Il , T l' ergia pro otta, a ci delle macchine . Si parte da un iniziale avvallamento, do- massima elevazio ne in verucale. u~ta eO'1 aLO dagli at~ vuto per esempio allo scorrere di un filo d'acqua dopo l'in~ " IlO completato si esaurisce nel ca ore SV1 upp S<l ' , d ' d la Le cose sono verno. Se una ruota d 'auto vi penetra, essa tende ad all~ triti interni del materasso clastiCO ~ ca l i . 'sclusiva~ mentare lo scavo dalla parte dove urta , indi supera la cresta diverse pe r i saltatol~ in allo. p~r CUI con: q~~~ne l'ultima e ricade per erodere nuovamente il terreno a una distanza me nte la spinta verticale che nescono.a da~, e un'alta che dipende dal diametro della ruota, dalle caratteristiche battuta di piede, senza alcun vantaggIO a aver del molleggio, eccetera. Le successive automobili so no me- velocità di rin corsa. no libere di scegliersi un proprio comportamento. essendo sempre più condizionate nei loro sobbalzi dal tracciato che si va formando. Così esse scavano in modo sincrono con il 93. PALLA DA TENNIS movimento di chi li ha preceduti, portando gradualmente . •. la' impressa una rota- a lla condizione finale di estese ondulazioni aventi un pe rio- Perché una palla da tennIS, cm sia sta . do più o meno costante. Nel caso di una pista di sci, il feno- . ne percorre una traiettoria alterata (tagho, volo pro- ZIO , meno avviene per cause del tutto identiche. 77 76
    • lungato, caduta rapida o drop, incurvamento laterale) e all 'incontrari~: ~alto e ~oed'::a ch~ va a diminuire la ve- perché ba un rimbalzo anomalo? . h I alla per effetti di attrito, Il Chi non ha preso gusto a sbizza rrirsi con tutte le varianti ~~":~~~:..e ~e~I:;~:I~?ve la pal~ ~~~:"~~;"a~Oa~";:: del - taglio,. che si può imprimere a una pa lla da tennis? la direzion e di moto de ll ana (OSS~applicando la legge di Chi non ha inconlr.HO, nella Sua carriera d i lennista della tarla su l lato opposto. Dunque, . e' ma.more a de- .. la pressione Be m oulli in qU~Sla V1S1?n.e~r Circa il famoso top spin del 00 ' dome nica, il palleuaro malefico che «intorcina » ogni palla, togliendo al gioco tutta la sua limpidezza? Anni fa erd sta ta stra e la palla pl~ga a ~1Il~S t' La che fa cadere de ntro al inventata una racchetta le cui corde, iml'ccdate di nodi e tennis odierno, Il tag~to;n es le lo stesso discorso: la n Odini , permettevano di imprim ere a lla palla diaboliche campo un a palla parula ~nga, va ra che la forza verso rotazioni . Fu dichiarata illegale, perché trasformaV'à il ten- palla è soggetta a una preSSiO ne da ~~p osito dei rimbalzi ir- nis in uno spon comp letame nte diverso da quello che era il suolo anticipatamente. Infil"1 e, a P la s', che al mome nto stato nella sua gloriosa sto ria. La legge di Bemoulli pou'eb- " I r ' presso a a palIa I . , regolan, I tag lo .. m I l fi d 'attrito producano sulla be spi ega re in modo semplice tUtte queste sottigliezze, se si de ll 'impalla con II. SliO o, e. ~~e alterano la direzione del alla dei momenu torcenti C l ~mbalzo, . . potessero ignorare a ltli effe tti legati alla viscosità dell 'aria, infra ngendo le regole della riflessione. alle farLe che si esercitano tra essa e la supe rficie pe losa de lla palla, alle turbolenze, eCCe terà. Parddossalmente, in loro presenza, la leggc di BCl'lloulli pona a risu ltati opposti a quelli chc ci si attendere bbero. Esaminiamo qualche det- " .. ARIA ' < ARI A ~ taglio. Le più owie rotazioni che si pOssono impri mere a lla " '_1 , .~ palla Sono quattro: du e aUorno a un asse orizzo nta le, il top , , ,1, e il back sftin (roto lamento in ava nti o a ll 'indietro), e due a ttorn o a un asse verticale, il tagl io laterale, con sPin orario , , .../ SENZA EFFE'ITI DI ATTR ITO ':J' CON EFFE1T1 DI ATTR ITO o antiorario. Consideriamo in figura, a titolo di esempio, il caso dello sPin antiora rio, co n la palla vista da sopra. Pre- 94, VOLO DELlA PALLINA DA GOLF scindendo da ogni effetto com plesso, si dovrebbe dire che l'aria che Scorre sul la to destro della palla ha, relativamente . allina da oU, la cui superficie fosse liscia ad essa, una velocità maggio re d i quella che tra nsita su l lato E vero che una p . g .uscirebbe a percorrere sinistro (la velocità rotatolia della palla, essendo contraria .cbé ricoperta di fossette, non n anzJ traiettorie altrettanto lungb e. > a quella del suo moto traslatorio, si SOm m a ad essa, me ntre si Sottrae sull 'altra lato). La legge di Bernoulli di ce che la pressione è mino re dove la velocil<Ì dell'aria è maggio re, le allina liscia in volo ad alta ve- Verissimo. In una franta Ie SI a a Ita pressione, a causa de l. l .. Ila parte norma P h dunque la palla sarebbe soggetta a una spi nta laterale che OCl ta, su l d Il 'aria me ntre sulla parte po- le fa percorrere una traiettoria incurvata verso destra. Eb- l'urto contro le moleco e.~. o'w d 'aria un risucchio, be ne, l'esperien za insegni] che le cose vanno esattamente 78 ;:I~!~~e i~i f1c~:s: ~71~ndr~~~e fo~:tosi attor~o alla sagoma 79
    • 95. LO SCI PALLINA LISCIA Quali effetti fISici sono alla.base dello sci su neve? Cbe co- sa rende la neve non battuta così differente, quanto a scivo- losità, da Wla volta all'altra? Che cosa determina, in certe occasioni, le «suole .. di neve incollate sotto gli sci? Si po- trebbe sciare su tipi di fondo diversi dai cristalli di neve? Il meccanismo che dà luogo a llo scivola me nlo è la liquefa- : zione di una pellicola di neve SOllO la suo le tta de llo sci, in- dotta da l calore di attrito associa lo allo sfregame mo. Alla pa rte nza, l'a ttrito, di tipo statico, è forte. Do po l'avvio, l' at· DA GOLF PALLI NA = ==~~~~~ ___ ~: trito diventa din amico, quind i più de bole; tuttavia, poiché la velocità aume nta, continua ad esservi suffi cie nte svilu p- po di calore da indurre la fusione de lla neve. Nel processo, giova la circostan za che, essendo il mate ri ale di cui è fatto lo sci un mediocre co ndutto re di calore, quest'ultimo si della pa llina non si ricompone m . ., tratti en e tnl la suole tta de llo sci e la neve, g-dra me ndo il . " . . , a anzI SI Irantuma in ti vorUcOSI. In queste condi zioni la paUin a . ~ o­ mante nim e nto della pe llico la d 'acqua lubrificante, mente fre na ta (Io sa re bbe d· ' 'l e n e raplda- A pro posito de lla grande variabili tà di scorrevolezza de lla fosse sagom a ra in mod . , I men~ se I~ parte p oste riore neve non bauula , essa dipe nde appunto d a ll 'e ntità de ll 'at- ~7~p;~a1.atori da p~s~a)~ C~~aa;:~I~~~nèa:~~~ecs~~~~ ~~~~~ trito contro gli sci. Per esempio, una neve b compa tta ta e rià h plCc~l e ca~Ha, Com e ne l golf, la velocità de1J' . crostosa eserci ta un aurito maggiore che no n la neve cadu· ~ ~ ,scorre al bo rdi de lla paJlina vi e ne alquanto dimin~~: ta di fresco, che sotto il peso d ello sciato re si assesta molto CIO ~e rme lte una ridu zio ne d e ll'e ffe tto di t bi . bene a form are una superficie liscia. Contraliamente a ciò un~ mmo r diffe re nza di pressio ne tra fronte ur o e n -:a, che in fisica è consid e rato un comportame n to ge ne rale, ultlr.na an~lisi una situazione più simile a que~ac~:a'r e In può succede re dunque che più a ttri to implichi pi ù veloc ità! ge lO aventi forma aerodinamica È . g I og- Vi so no co ndi zio ni d i n eve partico la ri - tro ppo fre dda , nalo ia ,. I · . _. IOte ressame n o tare l'a- troppo soffice - in c ui il meccanismo iniziale d i fusio ne no n . g C on a maggio r veloClta raggiungibile dai delfi . n spe tto pe r esempio a rd . ili , avvie ne in modo soddisfacem e, co n l' e ffe tto che la neve si ·1 ' att d ' squa I elle stesse dIme nsioni pe r ' l i: o I avere uno Slf'ato d I pe lle cedevole a contatto' con · in colla al fo ndo degli sc i, fo rma ndo le fa mose, pesanti .. suo-- l' acqua. Le turbo le nze stesse de l liquido ,·"d ~a le .. . In conve nie nte, questo , be n più noto a chi fa sci escu r- me nti e b Ucono <U.lOssa- sionistico, che compo rta de lle soste, che no n a chi scende prOl~ eran ze superficia li che lim itan o lo svi luppo de l mo to vo rll coso. lungo piste battute. Lo si comba tte con l'uso di o ppo rtun e scialine. Quanto allo scia re su altri fo ndi , fo ndi realm e nte 80 81
    • dispo nibili , è da esclude re lutto ciò che no n sviluppi un o lo slancio ve rso l'alto, presentano a ncora una ce rta resiste n- strato di liquido lubrifi callle: l'e rba sem bra prestarsi a bba· za allo scivolame nto late rJ.le, la manovra awie ne con il con- stan za bene , pe rché lo sc hiacciame nto dovuto al peso del- tributo di mo me nti to rcenli dovuti alle forze di atlri~o. Ve:: l'atle ta fa sì che da essa venga spre muto d el liquido. Se poi gliamo essere più precisi. Un? slalomista sce~~e con Il ~a.n­ ha piovuto da poco, non ci sono pro ble mi a slitta re, a nche centro avan zato ve rso valle f1spe lto alla posIZIo ne d egh at- se invece degli sci si indossano d e i normali scarpo ni . tacchi (la posizione «seduta .. è assai poco re.ddi ~i~ia!). AlI<>:" ra la fo rza d 'a tlrito sull e code ha un bracCIO plU lungo ~I quella sulle pun te, per cui il mor~ento tor~en.te com pleSSI- 96. DANZA, SPORT E MOMENTO ANGOLARE vo non è nullo e favo risce la rotazione degh SC I. Una ballerina, o una pattinatrice, accelerano la loro rota- zione quando ritirano le braccia vicino al corpo. Tale ef· 97. LA MANATA DELJUDOKA fetto - si sa - è dovuto alla conservazione del momento angolare allorché sono assenti momenti torcenti dovuti a Perché i lottatori di judo o di altri sport consimili, caden· forze esterne. In quali altri sport l'uso di tale principio do battono con forza una mano contro l'impiantito? della meccanica è di basilare importanza? • L'auto re di questo libro ha d ue fi glie che, nelj~do, hanno Rispo ndiamo co n due ese mpi: i tuffi e lo sci. Nel primo ca- conseguito il diploma di ci ntu ra ne ra. Le ha vl~te cade re so, un 'osservazio ne de lle fasi di caduta al ralle nta tore ,-ivela mille volte e ha potuto studia re il loro mod o di atte rrare un co ntinuo gioco di variazioni d el mo me n to di in erzia del senza farsi trOppo male. Del resto, il judo pr~se ~l ta, anco.r corpo de l tuffatore, che gli conse n te avvitamenti , variazioni più di al tri sport, una vera d ovizia di probl e ~l di meccalll- di ve locità an gola re, cambia me nti di asse di rotazione (i n ca. A proposito de lla ma nata sul tappe LO: CI sono alm~ n? modo che può rico rda re le o perazio ni c he fa il g atto pe r quattro buoni argomenti a suo favore: pnm~, I~ ~ano a~p: raddri zzarsi qua ndo è lasciato cade re d i sc hi ena. Nel caso sce da molla e frena la rapidità dell ' urto, qumdl IlIlte ~sl ~ d ello sci, le manovre di avvi tam e nto sono de l tutto o l'dina- delle forze impulsive. Secondo, aume n ta la supe rficl.e d I rie: baste rà un solo ese mpi o, la discesa a sci pa ralleli. AI mo- contatto del corpo col pavime nto , riducendo la pressione melllO de lla cu rva, il corpo si raccoglie, per po i slanciarsi (si supponga di cade re sull o spigolo di ,:,n'anca, p: r es~m· verso l'alto e compiere una rotazione di tutto il busto. Pe r la pio, o su una costola ) . Te rzo, pe rme u c 111 pa rte di «glllda- cons e rvazio n e del mo me nto a ngo lare, la pa rte bassa, e re .. la caduta, a iutando il corpo a ruotare e a urtar te rra quindi gli sci, d evono ruo tare in senso o pposto. È di nuovo con le pa rti meno sfavorevoli. Il quarto è un ar~om e nto un ' imitazione dell 'arte del gatto in cadula. Se il m ecca ni- psicologico: concentrarsi su tale gesto pe nne t~e dI m~nte~ smo si ripe te se nza inte rru zione, ora in un ve rso, o ra in ne re un ruolo a ttivo c sottovalu tare gh aspe tti sr~vol evol~ que llo o pposto , si a rriva alla «serpc ntin a .. , un a continua e d el colpo subito . Rimane da augu~rsi ,. or~, che l m ~estn zigzagante pe nne llata nell a neve. Non è tutto qui, na tural- giapponesi no n trovi no queste m?tl~~IOIll del tutto lI1 ap- me nte. Po iché gli sci, malgrado l'all eggerime nto d OVULO a l- propri ate all oro modo di concepIre Il Judo . 83 82
    • Xll.ILSUONO fo rtissim o di gra nde orc hestrd in sa la 95 gruppo rock in un locale chiuso 110 schianto di fulmin e 110 suono al limite del dolo"- 120 j c t al decollo (a 50 metri ) 130 missil e al decollo (a 50 me tri ) 200 98. BANG! È opportuno sottoline are che, in base alla de fini zione di Che cos'è il suono? decibe l, un aum e nto ne l live llo del suono pari a IO decibel co rrispo nde a un ' inte nsità so nora di cci volte maggio re. Si co nside ri ~tn 'o nda m eccani ca che cam po l-ti l'oscillazio- Come dire: il gruppo rock e lo schia nto d e l ful mine sono ne d,ell e ~artlcelle COstilUCllli la mate ria in cui si propaga. ce nto vo lte p iù rumo rosi d e l ma rte llo p ne um a tico! Pc r La vibrazio ne de l corpo sede dell 'onda - corpo c he sarà fortuna l'orecc hio percepisce il suo no in ragio ne delloga- stato pe rcosso, sfrega to, assoggettato ad azioni c he provo- ritmo d e lla sua intensità, dunque avvfrte ta li variazioni in ca no In esso lilla mome ntanea de fo rmazio ne _ si trasfe ri- modo assai auc nuatO. È pro prio per ques to ch e gli è possi- sce p,cr co n ta tto a ll e molecole del mezzo ambi e nte, sia es- bile coprire un così vasLO inte rvallo d i in te nsi tà son o re - so a~Ja , acqua o altro. Oa molecola a molecola, la vibrnzio- pari a un fa tto re 10 12 - come que llo che va da ll a soglia de l- ne SI l~ S me~LC fin o a l nostro siste ma udi tivo (si pa rla di l'udibile a quell a d el dolore. onda dl1m~sslOne). Il suo no è il tipo di pe rcezion e a livell o ce rebra le che con 'isponde all'onda di pressio ne m eccani- ca c he co lpi sce il timpano. L'o recchio umano è sensibile 99. IL SUONO AGGIRA LE BARRIERE me di a me nte, a frequ e nze di oscillazione c he vanno da 20 h: rtz ( ~asso r~rofon d?) fin o él .1 6.000 hertz (limite degli ul- Perché una spessa muraglia di cemento, alta dieci metri, li < lsuo nl ). Il livell o di suo no vle n c solitame nte espresso in non impedisce a due persone di parlarsi stando da parti deci bel (clB ) secondo la seg ue nte ta bella: opposte deUa barriera? -fl/.ono al limite dell 'inudibilità Nell 'attraversare una spessa muraglia, il suo no vi e ne com- OdB Z'1I17.ara vicin o a ll 'orecchio pletame nte es tinto. La sua trasmiss io ne d a un lato all 'altro lO bisbiglio (a un me tro ) 15 della barrie ra è resa possibile dal meccanismo de lla d iffra- rUlllo re di fo ndo no tturno in ci ttà 30 zione, già discusso pe r la luce. L'onda so nora proven ie n te ufli cio da chi pa rl a, colpe ndo il bo rdo supe ri ore d ell a muraglia, 50 co nversazio ne (a un me tro) 60 non prosegue ne lla direzio ne o riginale di mo to, ma vie ne tnlffi co cittadino intenso 75 diffratta in lUne le direzio ni , compresa que lla de ll'ascolt..1.- ma n e llo pn e uma ti co (a tre me tri) 90 tore situa to d all 'altro lato d e lla barrie ra. A diffe renza de l caso de lla luce, la grande lunghezza d 'o nda carau eristica 84 85
    • SUONO PI Ù BASSO ?' SUONO PI U ACUTO sa, dive rse proprie tà dell'o rganismo um ano, a comin cia- re dalla ve loci tà del sa ngue nel nostro s iste ma circolato- rio . L'effetto Doppler, be nch é in modo un po ' diverso, si verifica a n che pe r la luce: il noto red shijt, oss ia lo spo- stame nto verso il rosso osservato nella luce che ci pe r- viene dall e stelle in fuga n e ll o spazio, è un argomen to usato dai cosmo logi a sostegno de ll a teo ria de l big bang de l Suono (da decime tri a me tl'i ne l ca mpo de ll 'udibile) fa per la nascita d e ll'unive rso. sì che i fenomeni di diffrazion e siano cospicui a nche per ostacoli di gnmdi di mensio ni. 101. LA BARRIERA DEL SUONO 100. SIRENE ALTALENANTI A che cosa si deve l'effetto del bang ultrasonico e perché, da terra, può rivelarsi sdoppiato? Perché la sirena di un'autoambulanza cala bruscamente di altezza quando la vettura ci passa accanto e si allontana da Il rombo d i un ae ro plano in volo a velocità subsonica si irra- noi? (Lo stesso effetto, ancor più cospicuo, si nota in pista dia in tutte le direzioni . La veloc ità del suo no rispetto all 'ae- al passaggio di un'auto da corsa). Si tratta d e ll 'effe tto Do ppler. I massimi de ll' o nda sono- ONDE DI PRESS IONE ra, quando la sorge nte di suono si awic in a a ll' ascoltato- SONORA re, giungono a ll o stesso rawicinati nel tem po. Il timpa~ no viene perci ò solleci tato a vibra re co n maggiore fre~ que nza, in modo non distinguibi le dal caso in c ui la sor- gente fo sse fe rma e il suono generato fosse più acuto . Ne ll' allontanamento, si h a l'effetto o pposto. L'effe tto Doppler è usa to ne ll 'ecografia medi ca per studi are, dal- Ia variazione di frequ e n za tra onda in viata e o nda rifles- AEREO A BASSA VELOCITÀ AEREO AL BANG ULTRASONICO 86 87
    • reo è min o re ne l senso d i movime nto del velivolo , maggio re L'alte zza - o frequenza f - de i suo ni ch e no i e mettiamo ne ll 'altro. Al suo no si accompagn a un 'onda di pressio ne, dipe nde d alla velocità de l suo no n e l. ~os tro tra ll~ voca- ma l'ae reo ne resta fuori . Più aume nta la sua velocità, tutta· le. Più de nso è il gas ivi conte nuto, plU profo nda e la vo- via, più l'ae reo si awici na alle onde sonore c he ha previ a· ce. Infa tti, la velocità d e l suo no decresce con l' a u me n ta- mente gene ralO. Al lorché tocca la ve locità del suon o - e cioè re dell a densità, me ntre la lungh ezza d 'onda res ta lì ssa- allorn o a i 340 m/s. circa 1.200 Km / h - tutte le onde e messe ta da lla co nfo rm azio ne delle corde vocali e d e ll a cavità in un ce n o imervall o di tem po vengono a trovarsi p iù o me- o rale. Allora, d a lla relazi9 ne f:::: v/).. si arriva su bi lO a ll a no sOYrapposte tra loro e all 'aereo stesso, il quale si u·ova ad co nclusio ne ch e la freque n za sce nd e se in bocca, a nzi- affro ntare una vera e propria barrie ra di pressione. L'onda ché aria, a bbia mo fum o di sigare tta, c h e è ri cco d i pe- d 'urto si pro paga anche verso il suolo, pe r cui è pe rcepita d a santi compos ti carbo ni os i. Sul versa~te -:>p pOSlO, ~ (~ive ~­ te rra, talvolta sd oppiata in un primo ba ng dovuto all a prua te nte provare a pa rl a re d o po aver IIlSpl rato d c II e il ~, ~I dell 'ae reo e a un secondo dovuto alla cod a. gas innoc uo più le ggero. La voce dive n ta una buo na Imi- tazio n e di que ll a di Pa pe rino. 102. IL GRIDO DEL GFSSO 104. IL FENOMENO DEL TOC Pe rché talvolta il gesso sulla lavagna produce fastidiosi stridi i? Cosa avviene, dal punto di vista ftsico, quando si percuote un oggetto con le nocche d elle dita, così da indurre nel C'è qualcosa in quesLO quesito che ricorda il meccanismo nostro sistema uditivo la sensazione di un toc? de ll 'arche lto sul vio lino. Se il gesso non scorre b e ne, per esem pio pe rché mal tenu LO, esso procede a scatti , prima L' urto d e ll e nocc h e sull' oggetto p ro du ce local mente impun tandosi e po i slittando. Nella fase de llo scivolame n- una d e fo rmazio ne ch e si p ropaga in tutte le di rez io ni LO (scrillura) , il gesso vibra, proprio com e consegue n za SOtlO fo rma di o nda mecca ni ca. L'ogge tto, co rri sp o n- de ll a de formazio ne precede nte me n te d erivatagli da ll 'es-- d e nte me nte, e ntra in vibrazio ne , trasmette ndo il moto sersi bloccato. La vibrazione si trasme tte alla lavagna che alle mo lecole de ll 'aria circostante. Circa il cara tlere de l la amplifica come una tavo la a rmo nica. La freque n za ele- suo n o, che possia mo sinteti zzare co me un toc, esso è co- va ta e fastid iosa del rumo re è n a tu ralme n te dovuta a lle stitui to da una varie tà di fre que nze di oscillazion e, tra piccole dime nsioni del gesso. lo ro re la tivame nte sco rre!a te, de te rmina te da ll e d im e n- sio ni d e ll 'ogge tto, dal suo spessore , da l tipo d i ma te ri a· le di cui è fatto, p iù o me n o e lastico, pi ù o meno de nso, 103. CALO DI VOCE ecce tera. Un a pi astra di me tallo d a re bbe un toc p iù ac u- to, d iciamo un cla ng, una tavola di l e~no un wc pi ù. ba~­ Perclu! se si parla dopo aver inalato un'abbondante bocca- so e p iù sordo. Tale co mpo rta me nto e d unque qua lttatl- ta di fum o, la voce risulta abbassata? vame nte dive rso d a que llo in c ui il co rpo pe rcosso h a 88 89
    • una caratte ristica frequenza di oscillazione fondamenta· 106. COMUNICARE NEL VENTO le , accompagnata so ltanto dalle sue armon iche (multipli di essa), com 'è il caso della corda fissata agli es tremi o Perché, trovandosi sottovento rispetto a una persona che della canna di uno strumento ad aria. grida qualcosa, le parole giungono più distintamente che non se ci si pone sopravento? 105. MUSICA CON I BICCHIERI L'effetto ha una sp iegazion e abbastanza inaspettata. Il suono è trasportato dall e molecole dell'aria: in presenza Perché facendo scorrere un dito bagnato sul bordo di un di vento, quindi , la velocità del suono può risultare ac· calice di cristallo - o passandovi l'archetto di un violino - c resciuta o diminuita. Ora, la velocità del vento è mino· si può produrre un bel suono, prolungato nel tempo? Co. re presso il suo lo, dove so no presenti maggiori cause di me si correla il suono emesso con illiveUo di riempimento a urito, che no n a qualch e altezza da terra. Come conse- del bicchiere? guenza, in un 'o nda so nora emessa a favore di vento pa· rall ela me nte al suolo, le parti superiori sono traspo rtate più ve locemente, col risu ltaLO ch e il fascio so noro si in· curva verso te rra e attin ge più effi cacem ente l'ascoltato· re. Un piegame n to in verso oppostO si h a invece se l' on· da procede COnlro vento: il suono può disperde rsi a lto sopra la testa dell ' ascoltatore. NOTA PiÙ NOTA PiÙ _ .....;ACUTA È un gioco a cui tutti si sono dedicati con maggiore o mino. re successo. Lo sfregamento del bordo del calice lo pone in vibnuione, sia longitudinalmenle che U'aSversalmente. Que· sto seco ndo moto si accompagna con quello del liquido con· tenuto a ll'in terno, che manifesta dell e ondine concentri· c he. Lo spazio vuoto de l bicchiere fa da cassa di risonanza, così che ,'alteZ7..a della nota emessa può esse re fissata a prio. 107. IL MARE NELLA CONCHIGLIA l'i dal gnldo di riempim ento de l bicchiere. La bontà del ri· sultalO, inutil e dirlo, dipende dalla qualità del cristallo con Che cosa produce il rumore di mare che si sente poggian· cui è realizzato il calice. Ai tempi di Mozart, si suonava uno do l'orecchio sull' ape rtura di una grossa conchiglia. Esiste strum ento, la glasharmonica, che si giovava appunto di una qualche relazione tra questo e ffetto e i famosi risonatori serie di coppe di cristallo suo nate con un archetto di violino. di von Helmboltz? 90 91
    • Il ge tto d i vapore, fuoliusce ndo dall 'imbocca tura del boll i- tore , forma dei vortici a ttomo all 'o rlo della stessa (o il un 'opportuno foro o ancia). La colonna d 'aria contenuta nel collo di me tallo, a sua volta, vie ne soll ecitata a vibrare c produce il suono. La forma e la lunghezza del collo del bol- litore definiscono l'altezza de l suono, la quale dipende in certa misura anche dalla pressione del gas, e dunque dal- SUONO DI HELMHOLTZ l'intensità del bollore dell'acqua. Nei bollitori da tè, più fre- quente è la presenza, presso l'imboccall1rd, di una pi ccola Qu alsiasi pe rturbazione sonora attomo alla co nc higlia, in. cavità cilindrica che presenta due fori contrapposti. Il pri- c1u~i i fl.-uscii. dell 'a,ria. co ntro il lato este m o dell e p are ti , po- mo foro produce un getto di vapore che va a colpire il se- ne IO vibrazio ne l ana cOllle nuta dentro la conc higli a, la condo; questo ha la funzion e di creare il moto turbole nto, i quale sos tiene le oscillazio ni che avvengono a ll e sue fre- cui vortici, riemrando nella cavità, metlono in oscillazione il que nze di risonanza. Rumori a ltrimenti imperce ltibi li ven- gas ivi contenuto, con gene razione del sib ilo . Naturalmente go no così rafforzati. Poiché le perturbazioni estern e sono ciò avviene soltanto se il getto di vapore ha ve locità suffi- fhmuallli, si ha la sensazione di un flusso e riflusso, relativa- cientemente elevata, com' è all orché si pe rvien e al bollore. me nte casua le, di onde c he si infrangono sulla spiaggia. Nel. secolo scorso il grtmde studioso di problemi de lla per. cezlon e I-Ie nnann von He lmhohz inventò dei risonatori d i vctro a forma di boccia, oggi di puro imeresse stanco, basa. li sull'ide m ico principio della conchigl ia, per fare l'analisi de lle armon iche prese nti in un suono complesso. Il beccuc- cio del risona tore viene appoggiato a ll 'orecch io e l'apertu- ra maggiorc è rivo lta ve rso la sorgente sonora . Il suo no si rdfforza se lc tlivam e nte per la fre quenza che coincide con 109. IL FISCHIETTO DEL VIGILE q~~lIa .rrop,~ia di I.i~on.al~ za del risonatore prescelto. Il giu- diZIO circa I lI11c nSIl.a di ciascuna a rmonica è qualitativo, do- Come funziona il fISchietto del vigile urbano? vendo esse re affida la all'esperienza dello spe rime ntaLOre. Il soffio d 'aria genera il suo no urtando contro un orlo Ii- piegalO della fenditura di sfogo, che funge da lama d i ta- 108. IL SIBILO DEL BOLLITORE glio o ancia. La frequenza dominante vie ne prescelta dalla risonan za della cavità ch e costituisce il corpo principa le A c~sa è dovuto il fischio che segnala quando l'acqua nel del fischietto. La pallin a posta nella cavità, ruotando con il bollitore da tè ha raggiunto il bollore? flusso d 'aria, ostruisce pel'Ìodicamente la fenditura del fi- schietto e rende il suono modulato. 92 93
    • 110, L'UDITO SOTT'ACQUA PER CHI VU OLE AVERE T UTTE LE RISPOSTE SU LLA NAT URA E LE SUE MERAVI GLIE Perché da sott'acqua si sente il rumore dell'elica di un mo- PUÒ LEGGERE toscafo lontano eccezionalmente meglio che non stando (X' RISTAM PA ) fuor d 'acqua? (Analogamente, appoggiando un orecchio a terra, si avver te con grande anticipo il rumore di un treno in arrivo o di un lontano galoppo di cavalli). A parità dì e missione dalla sorge n te , l'o nda di pressio ne acustica che perviene all 'ascoltato re attraverso un liquido NOVITÀ o un solido è assai più inten sa che non aUraverso l'aria. a ca usa della maggiore densità e rigidità di quei mezzi (in pratica, essa aumen ta co me il p rodotto densità d el mezzo Andrea Frova pe r velocità del suono). Esempio: l' acqu a è 770 volte più d e nsa d e ll 'a ria e la veloci tà d i pro pagazio ne d e l suono in essa vale 1.400 m/ s, COOlfO i 340 m/ s dell 'aria. Ne risul ta PERCHÉ ACCADE un a p ressio ne al timpano ben 3.260 volte maggio re. Inol- tre, nei liqu idi e nei soli di il suo no giunge all 'ascoltatore CIÒ CHE ACCADE pressoc hé sen za pe rdi te, essen do scarsamente assorbi to, PRESENLZIQNE DI PIERO ANGElA disperso, d iffuso o soverchi ato da altri rumo ri . Per lo stes- so motivo, si spiano meglio le discussio ni dei vicini d i ap- partamento se si appoggia l'o recchio alla parete o ai tubi dell 'acqua, piULLOSto che affidandosi a ciò che arriva per Ila aerea. 94