giovedì 31 maggio 2012

Un dispensatore d'acqua con flusso costante

Per le attività sull'interazione fra acqua e terra, una delle quali è Frana nell'acqua e la forma di una sponda, abbiamo bisogno di rabboccare 
l'acqua che percola nel terriccio in modo da mantenere costante la sua profondità. Farlo a mano richiede di essere sempre presenti ma le osservazioni di quel che avviene vengono fatte a intervalli di decine di minuti, quindi la durata totale dell'attività è di almeno un'ora. Serve un dispositivo che lo faccia da sè, ma, come al solito, semplice e poco costoso. 
Lo abbiamo trovato nel sito di Arvind Gupta, che è così pieno di oggetti intelligenti: Level Low, Constant Flow.  


Per regolare il flusso di acqua proviamo a tappare un po' il tubetto con carta o argilla.  

domenica 27 maggio 2012

Frana nell'acqua e la forma di una sponda

Devo ammettere di avere una gran passione per i materiali granulari, tipo sabbia, riso, lenticchie, ... Hanno comportamenti non ovvi, e per quanto diffusissimi (pensa alla polvere!) non sono ancora completamente descritti da un insieme di formule. Inoltre non è neppure ovvio classificarli secondo la tradizionale suddivisione solido, liquido, gas, e sono quindi un eccellente punto di partenza per ragionare sul significato e i limiti delle definizioni: ciascun granello è solido, ma l'insieme si comporta spesso come un fluido, per esempio lo si può versare e si adatta alla forma del contenitore. 
Una delle caratteristiche tipiche di un granulare è la pendenza che assume quando forma un mucchio, quello che si chiama angolo di riposo: ogni granulare ha il suo.


Abbiamo realizzato una attività specifica per esplorarlo un po', Il riposo del granulare, ma finora abbiamo lavorato sempre con granulari asciutti, lasciando ad altra occasione il pasticciare con granulari bagnati. 
Ora l'occasione è arrivata, grazie a un progetto per la scuola primaria che riguarda l'interazione di acqua e terriccio nella prospettiva di realizzare uno stagno. L'esperienza ci dice che quando scavi una buca nel giardino trovi in genere terra umida e le pareti della buca possono restare piuttosto ripide, diversamente che se la terra fosse asciutta. Ma le sponde di uno stagno sono inclinate. Allora Stefano e io abbiamo realizzato una cella sigillata con il nastro adesivo tipo americano,  


l'abbiamo riempita per metà di terra, abbiamo bagnato la terra e poi abbiamo riempito di acqua la metà vuota




Il terriccio è franato abbastanza rapidamente e quando l'acqua è tornata limpida si è visto l'angolo di riposo.


Sul fianco posteriore si vede dove era all'inizio la terra bagnata, quindi si apprezza bene quel che è successo. 
E ora, in vista dell'estate dovremmo approfondire il lavoro sui castelli di sabbia? del resto, che si tratti di buona fisica ce lo conferma la NASA, il dotto articolo The physics of sand castles: maximum angle of stability in wet and dry granular media e il più recente Sticky sand 

sabato 19 maggio 2012

Rotazioni

Sto programmando le attività per il nostro campus su scienza e sport. Pensando alla pallavolo, la battuta in elevazione è una situazione da sistema isolato: chi batte non ha i piedi per terra ed è isolato, come un tuffatore o un calciatore in rovesciata. Ho pensato come far sperimentare quel che avviene in un sistema isolato, in particolare in conseguenza dei principi di conservazione. Oltre a una piattaforma rotante che appoggia su quattro ruote da waveboard abbiamo costruito un braccio rotante appoggiato su una piattaforma libera di ruotare senza attrito: la piattaforma è il coperchio di una scatola di biscotti e sotto il coperchio ci sono palline da ping pong che eliminano abbastanza bene l'attrito; all'inizio si ruota il braccio mettendo in tensione un elastico. Eccolo in azione
l'azione è piuttosto veloce e allora abbiamo fatto appello alla prodigiosa macchina fotografica Casio
all'inizio tutto è fermo, poi il braccio ruota in un senso e la piattaforma nel senso opposto, e così il momento angolare si conserva
ma che succede quando all'inizio il braccio ruota? ecco qui 
il braccio ruota in un senso e la piattaforma si mette a ruotare nello stesso senso: è una rotazione piuttosto lenta quindi non si nota molto il rallentamento della rotazione del braccio: all'inizio c'è un momento angolare e deve conservarsi quando lascio la piattaforma libera di ruotare, quindi il braccio deve rallentare un po' - l'abbiamo visto bene con un altro prototipo in cui il braccio aveva un peso maggiore all'estremità, e una base più larga, che abbiamo però disfatto prima che ci venisse in mente di fare una ripresa video (dobbiamo ricostruirlo e rimetterlo in funzione) 

giovedì 10 maggio 2012

ah, il nastro americano ...

Con poca spesa e lavoro limitato ho realizzato una vaschetta a tenuta d'acqua per una attività sulla interazione terreno-acqua. 



Una lastrina di policarbonato trasparente, una uguale di polionda, sponde del polistirene che si usa per l'isolamento termico e nastro adesivo tipo americano per tenere insieme il tutto e sigillarlo. I Mythbusters hanno costruito una intera imbarcazione con il nastro americano, io mi sono limitato. All'inizio la vaschetta perdeva, ma c'era proprio un buchino. 

E poi è arrivata la "pistola" per misurare la velocità, la speedgun. 

Prime prove: misura la velocità di oggetti piccoli, tipo pallina da tennis, e a maggior ragione quella di palle e palloni che useremo per scienza e sport. Dobbiamo trovare il modo di proteggere chi userà il rilevatore perchè questo misura la componente della velocità lungo la linea di vista dello strumento quindi il pallone deve essere diretto il più possibile verso la speedgun: nel caso di una battuta o di una pallonata la faccenda può essere dolorosa.  La minima velocità rilevabile è 16 km/h, può essere un problema per un ciclista con andatura rilassata, ma una palla lanciata a mano da noi viaggia a una quarantina di chilometri all'ora, e una palla battuta o calciata è ben più veloce. 

giovedì 3 maggio 2012

Ombre 2 (rosse?)

Dopo tanto studio sull'adattamento di un proiettore di diapositive a fonte luminosa per teatro delle ombre,  ecco che Marco mi fa provare la lampada che usa lui per lavori analoghi: l'ha acquistata all'Ikea per una decina di euro e funziona benissimo (nonostante il solito nome esotico, JANSJ�).

Produce ombre ben definite anche per sagome vicine alla lampada, ed è abbastanza intensa da andare bene anche in una stanza non completamente buia.

quale dei due cani è più contento?