Divertirsi con il centro di massa

La mostra su Archimede mi ha fatto riprendere in considerazione il baricentro, le leve e cose simili. E cercare sul web qualche dotto riferimento, per esempio  

 

 Leverage - Scam school

E' difficile stabilire l'esatta posizione del baricentro di un corpo umano. Più facile per un'asta o un bastone, anche se non uniformi: basta appoggiare l'asta in orizzontale sugli indici delle due mani e far scorrere lentamente le mani l'una verso l'altra fino a fare incontrare gli indici, e là si trova il baricentro. 

Center of Gravity - Exploratorium Teacher Institute Science Snack

In questo video la stessa procedura viene applicata a una scopa

How to balance a broom on your body

E un paio di  altre attività classiche. 

The Amazing Chair Trick 

the chair :O

In riferimento al post precedente Luce da un mondo appiccicoso, Daniele mi ha portato un pacchetto di caramelle Polo e abbiamo subito provato a schiacciarle. Bisogna dare un colpo secco alla tenaglia, inizialmente ero troppo delicato, e si vede il bagliore da triboluminescenza. 
Nel frattempo mi sono ricordato che in un romanzo di Stefano Benni c'è un riferimento al fenomeno, ma non mi ricordo di quale romanzo si tratti. 

Stefano ha fatto una misura di luminosità un po' spiazzante, almeno all'inizio: la luminosità di una lampadina a incandescenza (e anche della lampada al neon) varia con una frequenza di 100 Hz e non di 50 Hz come avevo istintivamente pensato. Ora rivederemo l'effetto stroboscopico con la ruota della bicicletta per capire che cosa va modificato nel nostro ragionamento. 

Luce da un mondo appiccicoso

Girellando per il web ho trovato un oggetto che mostra il fenomeno luminoso della triboluminescenza e che non sapevo lo facesse: il nastro adesivo. 

Make Duct Tape Glow!!!  

I miei primi tentativi di riprodurre il fenomeno sono stati frustranti. Ho provato con nastro da pacco, nastro di carta, nastro trasparente da imballaggio, nastro americano: senza risultato. Però nel commento sonoro al video viene detto che ha funzionato solo con un nastro americano (duct tape, o duck tape) della 3M e nei commenti postati vengono date altre marche che funzionano: si tratta, ahimè, di nomi statunitensi, come si chiamano da noi? 
Alla fine ho trovato il nastro giusto: il duct tape della Saratoga. Funziona! La stanza deve essere completamente buia ma non bisogna adattare molto gli occhi: come sa chi guarda il cielo stellato, gli occhi hanno bisogno di tempo per adattarsi al buio ed è molto evidente la differenza fra guardare il cielo dopo un minuto e dopo 20 minuti. 
Ho notato che i nastri che ho provato e non producono il fenomeno sono made in UE, mentre il Saratoga è made in USA: che ci siano differenze nella composizione della colla? o è solo un caso? Dai commenti postati pare che funzioni anche con certi cerotti, quando si toglie dalla parte appiccicosa il foglietto di protezione: anche qui deve essere importante la marca, i cerotti che avevo a casa non mi hanno mostrato proprio nulla. 

La triboluminescenza è l'emissione di luce prodotta da una sollecitazione meccanica (vedi le voci su wikipedia Triboluminescence  e Triboluminescenza, che però è solo un abbozzo, molto povera): nel nostro caso la separazione dei due pezzi di nastro e la rottura dei legami nella colla. 
Conoscevo la capacità di emettere luce dei cristalli di zucchero spezzati violentemente. Tempo fa avevo provato l'esperienza classica con la caramella Polo: stanza completamente oscurata, ne avevo messa una fra le ganasce di una pinza, dopo aver spento la luce avevo aspettato una quarantina di secondi a occhi chiusi per adattare gli occhi al buio, poi avevo stretto la pinza con un colpo secco spezzando la caramella. Avevo visto una debole luminosità blu. Ho letto che si ottiene lo stesso effetto anche colpendo o schiacciando rapidamente i cristalli di zucchero di canna, scelti perchè sono più grossi di quelli del normale zucchero bianco raffinato, ma non ci ho mai provato. 

Ho cercato le caramelle Polo per rifare l'esperienza e verificare i miei ricordi ma qui intorno non ne ho trovate: le fanno ancora? Comunque già che ero lì ho comperato al supermercato alcuni tipi diversi di caramelle dure contenenti zucchero (ho evitato un pacchetto di caramelle dure di menta che proclamavano orgogliosamente di essere "senza zucchero"; i cioccolatini e la liquirizia che compaiono nella foto non servono per l'esperimento :-). La prova è stata deludente. Solo la caramella Monk's classica ha dato un po' di chiarore, le altre sono rimaste buie. Ora ho un sacco di caramelle.  
Alcune foto di luce emessa dalle Polo si trovano qui. Una analisi del fenomeno è nel post Il buco con la luminescenza intorno del blog PASTEUR, BARNARD & CO. Altri riferimenti sono: Luce dallo zucchero (anche dalle caramelle), Scientific experiments at home: wintergreen candy and other triboluminescent materials - dalla Towson University, Baltimore, Candy Triboluminescence.

Ho approfittato della stanza buia per provare un'altra indicazione che avevo letto: usare un elastico. Ho preso un elastico a banda nuovo, ne ho afferrato un segmento fra pollice e indice  delle due mani e ho tirato velocemente: uhau, il segmento tirato si è illuminato in modo ben visibile! Ho afferrato un altro segmento e di nuovo l'effetto, e così via finchè ho completato il giro e tutto l'elastico è stato tirato. A questo punto  l'effetto è praticamente cessato. 

Nella voce Triboluminescence  su wikipedia si accenna a un sonaglio, una specie di maracas, usata dal popolo Ute, contenente cristalli di quarzo che emettono lampi di luce quando il sonaglio viene scosso e i cristalli sbattacchiati l'uno contro l'altro. Il quarzo è solo uno dei cristalli triboluminiscenti, lo sono anche, per esempio, la fluorite, la magnetite e la sphalerite della foto (scaricata da qui ), elencate in questo sito . 

Il nastro adesivo riserva altre sorprese. Nel 2008 alcuni ricercatori statunitensi hanno sperimentato l'emissione di raggi X da parte di un nastro adesivo posto in una camera a vuoto e srotolato: Lo Scotch per raggi X.  
Non è proprio facile ottenere l'effetto, almeno a scuola: alcuni studenti di quarta e quinta del liceo scientifico "Ulisse Dini" di Pisa ci hanno provato. 
Un nastro adesivo, nè speciale nè costoso, è stato usato per realizzare uno strato di grafene, in una ricerca di Andre Geim e Konstantin Novoselov che hanno ricevuto nel 2010 il Premio Nobel per la fisica. Ecco come è stato usato, nelle parole di Novoselov intervistato da Piergiorgio Odifreddi su Repubblica 
"Mi permetta una domanda ingenua. Una traccia lasciata da una matita, quanti strati di grafene contiene? 
Un centinaio, con una matita normale. Da questo punto di vista, noi non abbiamo fatto niente di speciale: abbiamo usato esattamente una matita, solo un po' migliore di quelle comuni, che ci è costata cento sterline. 
E come avete separato uno strato dai cento? 
Con un rotolo di scotch da due sterline. 
Sta scherzando, Mr. Novoselov! 
Sembrerebbe, ma è andata proprio così! Si mette dello scotch sulla traccia  della matita, e si tira: qualcosa ci rimane sopra, e qualcosa rimane sulla carta. Poi si mette dello scotch sullo scotch, e si tira: qualcosa rimane su uno dei nastri, e qualcosa sull'altro. E si continua, fino a quando su uno degli scotch non rimane che uno strato solo. 
E come si fa a saperlo? 
Questo è il problema. Si trasferisce lo strato su un substrato, che costa dieci sterline, e permette di renderlo visibile a occhio nudo. Il costo totale dell'esperimento fu di centododici sterline...."
Vedi anche Graphite, Scotch Tape And Some Silicon Equals World's Thinnest Balloon. 

Riguardo al grafene Le Scienze ha pubblicato parecchi articoli, ecco qui l'elenco.  Una particolarità divertente è che Andre Geim è l'unico scienziato ad aver vinto sia il premio Nobel (2010) sia il premio IgNobel (2000). E gli vogliamo bene per questo! 


Il nastro adesivo americano, il duct tape o duck tape (Is it duck tape or duct tape?), ha un sacco di usi poco ovvi: alcuni sono stati testati dai Mythbusters  che li hanno confermati (e poi vedi, per esempio duct tape creations   e The Great Outdoors Duct Tape Contest, presented by 3M's Scotch Tough Duct Tape).