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martedì 24 settembre 2024

Sabbie spaziali

Qui trovate una selezione curata di risorse pensate per fungere da spunto per le vostre lezioni, esplorazioni e sperimentazioni in classe. È stata realizzata nell’ambito di ESERO Italia, il programma educativo congiunto dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) e della European Space Agency (ESA).


        

Il suolo della Luna e di Marte è ricoperto quasi ovunque di materiale granulare, un misto, in varie proporzioni, di ghiaia, sassi un po' più grandi, sabbia, polvere (a volte molto fine, tipo borotalco): questo materiale si chiama regolite. La regolite non si trova solo su Luna e Marte ma anche sugli asteroidi e i pianetini. Ne parla la professoressa Michèle Lavagna in questa intervista.


Una prima esplorazione concreta degli effetti della presenza della regolite la possiamo condurre seguendo le indicazioni di una animatrice della NASA in Whip Up a Moon-Like Crater : l'aspetto dei crateri lunari ha proprio a che fare con questo materiale granulare.

Una risorsa ESERO propone un'altra esplorazione con Suolo marziano, con uno sguardo attento alle implicazioni per la presenza di forme di vita.

La sabbia e soprattutto le polveri sono un bel problema per il lavoro sulla Luna e su Marte. Sono decisamente abrasive, una specie di cartavetrata che può rovinare giunzioni, tute, ruote. Se ne parla, per esempio, questi due articoli: The hunt for spacesuit materials that can resist destructive lunar dustNASA’s Dirty Secret: Moon Dust, e nel video seguente:

La progettazione delle parti mobili dei rover marziani ha dovuto tenere conto della sabbia marziana, ma su Marte c'è un altro problema: il vento e le tempeste di sabbia. Su Marte i venti non hanno un gran potere distruttivo perchè la densità dell'atmosfera è veramente bassa (peccato per la scena fondamentale all'inizio del film The Martian :-) ma possono sollevare facilmente la polvere più fine, depositarla sugli strumenti e sui moduli fotovoltaici che danno loro energia. 


Da venti locali alle grandi tempeste che periodicamente interessano tutto il pianeta, rendendo impossibile osservare da Terra la sua superficie: Curiosity e le foto nel pieno della tempesta di sabbiaThe Fact and Fiction of Martian Dust Storms

Gli astronauti delle missioni sulla Luna hanno poi sperimentato di persona che spostarsi sulla superficie può essere piuttosto impegnativo:



I materiali granulari hanno molte caratteristiche e comportamenti non così intuitive o note, e possiamo facilmente esplorarle sperimentalmente. 

Sarà capitato anche a voi con le lattine di frutta secca per gli aperitivi di trovare in alto le noci del Brasile e in fondo le arachidi, che se ci sono più persone e arrivate tardi finite col trovare solo le arachidi (a me le noci del Brasile e gli anacardi piacciono molto). Deriva da un effetto implacabile dei materiali granulari, chiamato proprio effetto noci del Brasile (Brazil Nut Effect). Ecco due video per approfondire la sua conoscenza:

 



Questo effetto deriva dalla presenza di materiali granulari diversi, per forma e granulometria. Mescolare in modo uniforme due o più granulari è un problema serio: pensate a una linea di produzione di una industria farmaceutica, quando per produrre compresse bisogna mescolare in modo uniforme e con le giuste proporzioni polveri diverse, quelle del farmaco vero e proprio e gli eccipienti. 

Proviamo a esplorarlo con l'attività Mescolare due granulari.

Però non è necessaria la presenza di più granulari per incontrare comportamenti inaspettati. Eccone due: Il tubo antiforza, La forza del riso

Per finire abbandoniamo il nostro campo specifico e troviamo la sabbia in un ambito diverso.





venerdì 10 gennaio 2014

Giochiamo con la sabbia, ma da ingegneri

Oggi finisce la Settimana dell'ingegneria dedicata alle scuole in visita al museo, domani e dopo si svolge il primo fine settimana dedicato ai visitatori del museo. Sono attività che fanno parte di un progetto europeo più vasto e articolato chiamato Engineer.
Abbiamo proposto tre tipi di attività diverse: la costruzione di automata, la realizzazione di uno strumento musicale a corda, la messa in sicurezza di edifici costruiti su terreni granulari mooolto bagnati.
Ho seguito quest'ultima attività. Il fenomeno è presentato in un video del post Sabbia + acqua = fenomeni interessanti.


I partecipanti ricevono un contenitore con sabbia intrisa d'acqua e una "casa" costituita da tre piastrelle metalliche tenute insieme da un elastico. Hanno a disposizione cannucce, spiedini di legno, pipette, fogli di pellicola per alimenti, pezzi di camera d'aria per intervenire sulla casa e/o il suo ambiente in modo che la casa non si inclini quando si picchietta l'esterno del contenitore simulando un terremoto.
I partecipanti provano il fenomeno, pensano che cosa fare, ricevono i materiali e partono con la costruzione.



Le realizzazioni devono funzionare, cioè evitare che la casa si inclini, e molti le elaborano da un punto di vista "architettonico".





venerdì 21 giugno 2013

Sabbia + acqua = fenomeni interessanti

Partecipiamo al progetto europeo Engineer sviluppando l'unità legata all'ingegneria geotecnica, quindi ho imparato un po' di cose sui terreni e le loro caratteristiche. Avevo già pasticciato con la sabbia quando mi sono occupato di materiali granulari, ma in genere era sabbia asciutta. L'unico fenomeno con sabbia bagnata che avevo incontrato è il cosiddetto "effetto bagnasciuga" (o forse sarebbe meglio "effetto battigia"?):

The Wet-Sand Effect  http://youtu.be/B_qRh5Y-hO8 

Ho scoperto un altro e sorprendente fenomeno, che avviene quando la sabbia è satura di acqua: la liquefazione del suolo (o Liquefazione delle sabbie come è chiamata su wikipedia italiana - vedi anche la più estesa Soil liquefaction su wikipedia inglese).


La liquefazione del suolo non è solo un fenomeno sorprendente, accade a grande scala durante i terremoti che avvengono in località con un terreno di caratteristiche simili: è avvenuto anche durante il terremoto in Emilia e ha contribuito a danneggiare gli edifici (anche un edificio ragionevolmente antisismico ha dei problemi quando si inclina perchè affonda nel suolo).


Altre informazioni si trovano in Soil Liquefaction web site.
Quando entra in gioco l'argilla la liquefazione diventa ancora più marcata:

Extreme Soil Liquefaction  http://youtu.be/Rd6W2aP2dkA

Un evento provocato da un terreno ricco di argilla è documentato da un filmato del 1978

The Quick Clay Landslide at Rissa - 1978  http://youtu.be/3q-qfNlEP4A

Sembrava tutto. Ma proprio ieri una collega israeliana mi ha segnalato questo video:


sabato 21 aprile 2012

Costruire con sole, sabbia e high tech

Questa settimana nessuna attività in laboratorio, sob, e allora sono andato a vedere gente che lavora in modo intelligente a "The Future in the Making" a palazzo Clerici a Milano, una delle molte iniziative attorno al Salone del mobile. Avevo letto che sarebbe stata esposta la SolarSinter di Markus Kayser 



ed eccola là! A vederla così non emoziona tanto, ma qui la vedete in azione, ed è bellissima.

In una sezione c'erano anche alcune stampanti 3D. Purtroppo non ho un video di quelle che là erano in azione, ma qui se ne vede una abbastanza simile. 



Ce n'era esposta una controllata con Arduino, in una sezione dedicata a The best of Arduino: peccato che gli oggetti non fossero in funzione, si poteva solo vedere un video per ciascuno. 

Il riferimento è al Fab Lab del MIT, e su wikipedia se ne trova una descrizione veloce. A Milano c'è Frankenstein Garage e un altro FabLab è attivo a Torino.