mercoledì 19 aprile 2017

A spirale con lo specchio

Continua la preparazione delle attività per il nuovo laboratorio di matematica e sto pensando come pasticciare con le figure geometriche. Mi attirano le spirali.
All'inizio di questo video si vede il modo usuale per disegnare una buona approssimazione di spirale logarirmica


prima si disegna un insieme di raggi equispaziati e poi con una squadretta si traccia la perpendicolare da uno dei raggi al successivo, dove identifica un punto su cui si mette la squadretta per tracciare il successivo segmento di spirale, e così via (non è indispensabile usare un angolo di 90°, si potrebbe usare un angolo diverso modificando la rapidità con cui la spirale si avvolge, l'angolo di 90° è comodo perchè si usa la squadra).
Ho provato a modificare questo metodo utilizzando un dispositivo con uno specchietto


il dispositivo è un'asta/righello di legno su cui sono piantati due chiodi, che fanno da mirini; fra i due chiodi c'è uno specchietto (per semplicità ho messo lo specchietto a 45° rispetto all'asta)



come nel modo usuale disegno prima i raggi: nella nostra prova ne ho disegnati 16 (prima ho disegnato un diametro e poi con il compasso ho diviso ripetutamente gli angoli in due)
ho messo al centro una piccola asta di mira che rappresenta il centro della spirale

(mi ha aiutato Francesco, che compare nelle foto)

appoggio l'asta a cavallo di un raggio, l'asse verticale a metà dello specchietto deve essere sul raggio: qui c'è il punto di partenza del segmento di spirale
traguardo i due mirini e ruoto l'asta fino a quando l'immagine dell'asta al centro risulta allineata ai mirini

 
traccio una linea dal punto di partenza al raggio successivo e via così per i raggi successivi.
Per disegnare sul foglio questo sistema non presenta un gran vantaggio ma penso che possa essere utile per disegnare una grande spirale in una stanza o in un giardino, piantando un'asta verticale al centro, tenendo il dispositivo all'altezza degli occhi, traguardandolo e spostandosi di un passo per volta. 

Per la spirale di Archimede è tutto più semplice.
Prendiamo un tenero veicolo, leghiamolo con un guinzaglio a un palo (non credo che soffra) e vediamo che succede quando lo muoviamo:


E se diamo al veicolo la possibilità di sentire l'ambiente circostante (grazie al pannellino solare sente l'intensità della luce) e di effettuare una registrazione (lascia cadere sabbia dal contenitore) ecco che la spirale diventa una fonte di informazioni (otteniamo qualcosa che assomiglia al classico disco di vinile)



martedì 21 marzo 2017

Tubetti rotanti!

Stiamo preparando il laboratorio di matematica, che sarà attivo dal prossimo anno scolastico. Uno dei percorsi esplorerà il sincronismo e fenomeni collegati e stiamo già realizzando i dispositivi utili. Una delle attività riguarderà i tubetti in rotazione, ecco le nostre prime prove:



Al rallentatore:


Abbiamo usato un tubetto da elettricista in pvc di 2,5 cm di diametro lungo 10 cm (4 volte il diametro).

Il fenomento è ampiamente discusso nel video dell'ottimo Tadashi Tokieda Strange Spinning Tubes.

martedì 7 marzo 2017

Un origami di salvataggio

Qualche tempo fa ero rimasto affascinato da questo origami

(altre informazioni in un articolo di NewScientist:  Origami doughnut squashes up to protect what's inside).

Recentemente Francesco ha incontrato Alessandro, maestro di origami, sono finiti a parlare anche di questo e Alessandro lo ha realizzato! Bello grande! E ce lo ha donato: grazie!


video


La pagina Facebook di Alessandro: Origami al Tipota

martedì 31 gennaio 2017

Cibi fluorescenti, divertenti e non solo

Sto facendo qualche prova con i gel di amidi e con alginato di sodio per un'attività dell' i.lab Alimentazione: vorrei riuscire a colorarli di rosso, blu e giallo. I colori devono essere in soluzione liquida per poterli unire alla base del gel prima che solidifichi. Ho dei coloranti alimentari rossi e blu, quelli che si usano per i dolci.
Vanno bene, fuzionano. Ma non ho quello giallo. Mi è avanzata un po' di vitamina B2 (riboflavina) dalle prove che avevo fatto per vitamine da disegno. Sciolgo la vitamina in acqua, la mescolo con l'alginato liquido e ottengo un gel di un bel giallo evidenziatore. Evidenziatore = fluorescente? Provo a vedere se è proprio così.

Faccio una piccola ricerca e sembra che in effetti la vitamina B2 abbia questa proprietà. Mi basta tirar fuori una lampada di Wood (in pratica una lampada UV che emette radiazioni a 370 nm) e illuminare il gel. Ecco l'effetto UAUH che cercavo. Propongo i gel fluorescenti ai visitatori durante un fine settimana in occasione di Halloween e ai miei colleghi durante la nostra festa di Natale:


Continuo per questa strada, molto divertente devo dire. Armata di lampada di Wood vado in giro per il lab alimentazione a illuminare gli alimenti che ho a disposizione. Scopro che l'olio extravergine di oliva diventa di un bel giallo fluorescente. Questa volta non credo che c'entri qualcosa la vitamina B2. Provo un confronto con altri oli. Nella dispensa ho un olio di semi di lino e uno di arachidi. Preparo tre provette: olio extravergine di oliva, olio di semi di lino, olio di arachidi (da sinistra a destra nella foto):


Noto che hanno colori molto diversi, almeno l'extravergine. Gli altri 2 oli si assomigliano abbastanza. Accendo la lampada di Wood ( da sinistra a destra: olio di arachidi, olio di semi e extravergine):



Solo l'olio extravergine dà una fluorescenza gialla, gli altri biancastra-grigia. Perchè sono così diversi? In effetti questi oli, oltre ad avere origine diversa, sono anche estratti con due metodi diversi. L'olio extravergine si ottiene per spremitura, quello di semi per estrazione. Mi faccio l'idea che l'extra vergine, grazie alla spremitura, conservi tutte le componenti (probabilmente anche i carotenoidi) che determinano il colore, mentre l'estrazione chimica distrugge molte molecole negli oli di semi.
Scopro che, in effetti, la fluorescenza è un parametro usato per distinguere gli oli. Qui si spiega cos'è la fluorimetria negli olii.

Mi faccio prendere la mano e decido di portarmi a casa una lampada di Wood. Per cena preparo degli spinaci: li cuocio al vapore e li illumino con la lampada di Wood.




Gli spinaci emettono fluorescenza rossa. Perchè? Negli spinaci surgelati e cotti probabilmente si rompono le pareti cellulari e aumenta la reattività della clorofilla, il pigmento fondamentale per la fotosintesi delle piante.

Qui ho trovato una spiegazione chiara della  fluorescenza e degli effetti che ho osservato.

Cerco in rete e trovo tantissimi modi per sfruttare la fluorescenza della vitamina e di altre sostanze, ad esempio per  per creare cocktail strepitosi:


Credo proprio che questo esperimento mi toccherà farlo!

martedì 3 gennaio 2017

In rotazione

Nel laboratorio temporaneo associato alla mostra EXTREME | alla ricerca delle particelle propongo di sperimentare quali relazioni ci sono fra gli "attori" della rotazione: dopotutto negli acceleratori circolari come LHC bisogna fare in modo che le particelle viaggino su una traiettoria curva. Un video del CERN mostra che i protoni non vengono iniettati direttamente in LHC ma passano prima attraverso altri acceleratori circolari (più piccoli) che ne aumentano gradualmente l'energia. Perchè LHC è così grande?


Questo è il nostro apparato sperimentale, formato da:
_una pallina di gommapiuma appesantita con un dado metallico di una ventina di grammi inserito al suo interno,
_un peso costituito da un sacchetto di sabbia: ce ne sono a disposizione da 50 e da 100 grammi, e se ne possono usare più di uno contemporaneamente
_un cordino che lega la pallina al peso passando in un imbuto (nella pallina il cordino è legato al dado): tradizionalmente usavo un tubetto di pvc ma ho avuto paura che a lungo andare il cordino si sarebbe rovinato strisciando sul bordo del tubetto, che per quanto lo levighi rimane comunque sottile, il bordo dell'imbuto è invece più spesso e liscio.

Il partecipante fa ruotare la pallina tenendo in mano l'imbuto, lasciando libero il cordino e facendo in modo che il peso rimanga appeso, cioè non salga fino a battere contro il tubetto dell'imbuto, cioè non arrivi "a fine corsa".




E' possibile trovare situazioni di equilibrio, in cui il peso resta appeso liberamente alla stessa altezza mentre mantengo costante la velocità di rotazione e il raggio. I partecipanti scoprono rapidamente che ci sono relazioni fra velocità di rotazione, raggio della traiettoria e peso: per esempio, bisogna mettere un peso molto grande quando si ruota velocemente con un raggio piccolo, mentre ne basta uno minore con la stessa velocità di rotazione se il raggio è più grande.
Anche se molto semplice il dispositivo aiuta effettivamente a capire.

giovedì 15 dicembre 2016

La rivelazione del tubo

Nel luglio scorso abbiamo inaugurato la sezione "Extreme | alla ricerca delle particelle", che racconta il lavoro delle persone impegnate in questo settore di ricerca.
Per le classi abbiamo affiancato alla mostra un laboratorio temporaneo (sarà attivo fino alla fine di gennaio) in cui sperimentare di persona alcune situazioni che richiamano quel che affrontano i ricercatori. Abbiamo deciso di lavorare per analogie, senza usare particelle.
Una delle attività consiste nel progettare e calibrare un sistema che agisca come un rivelatore di particelle, percorrendo il cammino dei ricercatori; solo che nel nostro caso gli oggetti da rivelare e identificare sono pezzi di tubo.

Hanno diametri diversi, uno è di rame, uno di legno, uno (quello verde) ha un magnete a ciascuna estremità.

La situazione è: un tubo viene fatto rotolare lungo un piano inclinato e bisogna immaginare quali sensori possiamo disporre lungo il percorso e alla sua fine per poterlo identificare.



I partecipanti devono per prima cosa mettere in evidenza le caratteristiche di ciascun tubo, per poterli distinguere l'uno dall'altro: così come bisogna capire quali sono le caratteristiche delle particelle che si vogliono rivelare. Poi devono immaginare in quali fenomeni fisici quelle caratteristiche giocano un ruolo determinante, in modo da utilizzarli per immaginare un sensore adatto: per esempio, il magnete genera una bella attrazione sui metalli ferromagnetici quindi si può immaginare di utilizzare in qualche modo una lamina metallica che si sposta quando passa il tubo magnetico oppure che fa deviare il suo percorso o lo rallenta.
Ogni idea viene presentata e discussa, per mettere in evidenza vantaggi e svantaggi.

Purtroppo non c'è il tempo di costruire sul momento tutti i sensori proposti. Noi ne abbiamo preparato alcuni, che in effetti compaiono sempre anche nelle proposte dei partecipanti.


un traguardo ottico per discriminare il diametro o il pieno/vuoto


il sensore che identifica il tubo di rame grazie alla chiusura di un circuito elettrico


 
l'interruttore magnetico

una specie di pendolo balistico per discriminare la massa
usa un sensore di flessione che rileva di quanto si alza l'estremità della striscia di plastica in seguito all'urto


la centralina, che utilizza una scheda Arduino, accende dei led all'attivazione dei sensori

Ecco la disposizione finale.


I partecipanti scoprono che non basta avere sottomano i sensori: bisogna capire come sistemarli e che cosa ci "dicono", quali informazioni ne ricaviamo. Anche negli istituti di ricerca la calibrazione è un processo importante e delicato.
Scoprono anche che per identificare un tubo bisogna considerare l'insieme delle risposte dei sensori. Spesso un sensore permette solo di escludere un certo tubo: p.es. se l'interruttore magnetico non scatta possiamo escludere che sia passato il tubo con i magneti, ma ne rimangono altri 5 possibili e solo la risposta degli altri sensori permette di capire di quale si tratta.

Alla fine c'è la grande prova. I partecipanti di un gruppo si voltano e il conduttore dell'attività fa rotolare uno dei tubi: i partecipanti devono identificarlo osservando le risposte della centralina. Il conduttore propone una seconda prova, "per verificare che il successo della prima non sia dovuto alla sola fortuna". In realtà cerca di ingannarli preparando un tubo "speciale": ne mette tre l'uno dentro l'altro, oppure inserisce il tubo magnetico dentro quello di rame. Finora in tutte le prove i partecipanti, dopo un primo momento di incertezza, hanno sempre capito che cosa è successo. Il loro rivelatore ha permesso di scoprire qualcosa di nuovo, un tubo che non avevano mai testato.


mercoledì 26 ottobre 2016

Meccanismi in Movimento

Una delle attività su cui stiamo lavorando in questo periodo sono i linkages,
la traduzione italiana di linkages è leveraggi...ma non chiarisce molto.

Dalla Treccani viene descritto così:
leveràggio s. m. [dall’ingl. leverage, der. di lever «leva»]. –Meccanismo costituito da un insieme di leve, disposte l’una in serie all’altra, nel quale la potenza di una leva è equilibrata dalla resistenza di quella contigua


Nonostante il loro nome non sia molto usato sono apparati molto diffusi.


 



Dai tergicristalli alle tenaglie ai freni delle biciclette...alle creature di Theo Jansen, di cui ci ha parlato Enrico in questi post 1 e 2, siamo pressoché circondati da linkages!!

Ma oltre alla loro diffusione un'altra loro caratteristica è che realizzarli può esser divertentissimo...non che facciano ridere, ma che generino un coinvolgimento da tenerti incollato alla postazione di lavoro.

Noi li abbiamo testati su un pubblico un po' specfiale, in 2 varianti, la prima durante la MeetMeTonight dello scorso 30 settembre, dove ispirandosi a questi esempi il nostro pubblico poteva realizzare dei meccanismi per far suonare uno strumento musicale tra quelli che avevano a disposizione o di loro costruzione o animare un pupazzo.

 



Le postazioni di lavoro erano dotate di :
una tavoletta forata realizzata con la nostra benemerita Trotec
un motore
e una scatola di barre lego









La seconda versione è quella che abbiamo proposto alla Maker Faire di Roma gli scorsi 14-15-16 ottobre, dove abbiamo presentato il tinkenrig in collaborazione col Tinkering Studio e ospiti della Ambasciata U.S.A.





Stesso argomento, ma lo scopo proposto è stato di realizzare dei disegni sfruttando la tecnica del light painting, ossia, montando sul meccanismo un led, realizzare un disegno sfruttando una webcam ed un pc con su Mercury.
 





video

Dopo queste esperienze siamo sicuri che molto presto anche questi "meccanismi" entreranno a far parte delle attività della nostra Tinkering Zone e quindi presto tra le nostre proposte del week end.

Grande merito va riconosciuto a Fabio per aver realizzato con le nostre stampanti3D 40 elementi lego-compatibili per alloggiare i led (presto metteremo in condivisione i files) e al Tinkering Studio per aver condiviso su Instructables come realizzare le tavolette.