venerdì 5 settembre 2014

Una strana forma per una ruota

Girellando per il web per la preparazione di un lavoro con gli insegnanti sulla matematica ho trovato questo tipo di ruota, che viene indicata come quadrata:


Un video più articolato è il primo nella pagina di presentazione del progetto su Kickstarter: Shark Wheel - the SQUARE skateboarding wheel that shreds! Non capisco se il movimento assomiglia a quello di un serpente, comunque devo ammettere che non ho ben capito come si muova un serpente.
Un articolo dedicato a questa ruota Reinventing the wheel? tende a ridimensionare le affermazioni più a effetto del costruttore (tipo: Ho reinventato la ruota!).

Avevamo già pensato a ruote inusuali nel post E se la ruota non fosse rotonda?. Ecco un esempio di veicolo a ruote quadrate, ben diverso da quello precedente


Le questioni relative a ruote quadrate che si muovono su una superficie a catenarie sono affrontate anche in A Catenary Road and Square WheelsGeneralizing square wheels rolling on inverted catenaries e Regular Polygon Rolling on a Catenary.

Per finire, ecco uno strano trattore con ruote non quadrate quadrate, assomigliano più a cingoli, ma una certa somiglianza c'è


giovedì 28 agosto 2014

Vedere il campo elettrico

Immaginarsi il campo elettrico può essere più o meno facile a seconda di quanto se n'è fatta esperienza.
Lo si è confuso e probabilmente qualcuno lo confonde ancora col campo magnetico...
È quello che si avverte sugli schermi dei televisori, di quei pochi ancora con il tubo catodico.
È quello che si produce attorno ai palloncini quando vengono gonfiati o attorno alle penne quando sono sfregate con un panno.
È lo stesso che fa funzionare lo Swiffer (http://www.meyersix.org/the_secret_life_of_swiffers.htm) e le fotocopiatrici.

Quando Faraday ebbe per primo l'idea di campo la ebbe osservando quello magnetico generato da una calamita, l'idea pare gli sia balenata in mente osservando la disposizione della limatura di ferro in prossimità di un magnete...



vide linee di forza entranti ed uscenti...
e l'idea risultò così potente da poter essere utilizzata anche in altri ambiti: elettricità e gravità.

Tutto ebbe inizio da un'esperienza visiva... e proviamo a vedere anche il campo elettrico allora!!

Servono un generatore di campo e  qualcosa che "senta" il campo:




bacchetta di plastica sfregata e segatura...ci piace, è piuttosto pratico, ma forse se non si è Faraday si fa fatica ad immaginarsi il campo elettrico,



 generatore Van Der Graaf e fili di nylon... un po' meno pratico...bisogna procurarsi un generatore, ma ci piace perché si intuisce che il campo è radiale,





macchina di Wimshurst, olio e semi di lattuga... è quello che ci piace di più, rimane complicato generare il campo elettrico, la macchina di Wimshurst non è sempre presente nelle nostre case, ma l'effetto dei semi nell'olio è straordinario!!
dall'ultima foto si potrebbe intuire addirittura che il campo è nullo all'interno del conduttore!

Per gli amanti dell'elettronica invece segnaliamo un dispositivo che ancora non abbiamo provato, ma che presto testeremo nelle nostre officine...un detector di campo elettrico
http://youtu.be/tl0-_zDOc1E

venerdì 8 agosto 2014

L'avvitatore...o della reversibilità

Qui al museo spesso ci divertiamo a far fare ad alcuni oggetti cose per cui non sono stati fatti...
Per l'i.lab Energia&Ambiente è da un po' che cerchiamo delle dinamo a manovella pratiche e robuste.
Visto che quelle in commercio non sempre ci hanno soddisfatto, abbiamo modificanto le lampade a manovella dell'ikea...


con dei discreti risultati.


Ma visto le sollecitazioni a cui le sottoponiamo...


centinaia di studenti inferociti...l'attacco della manovella che doveva dare energia solo per accendere tre led non ha retto l'accensione di lampadine a incandescenza :(

I risultati discreti non ci bastano e così ci abbiamo riprovato.

Questa volta la modifica è toccata ad un avvitatore elettrico...sempre ikea,




a settembre lo daremo in pasto ai nostri studenti e vedremo quanto reggerà.

Nel frattempo, se qualcuno volesse provarci vista la scarsa calura estiva di quest'anno, vi mostriamo il processo di modifica.

Questo è l'interno dell'oggetto in questione



la sua natura era un'altra... far girare in entrambi i sensi delle viti grazie all'azione di un motorino elettrico...ma mai che una vite potesse far girare il motorino:)

Noi abbiamo liberato il motore dalla batteria e dall'elettronica



e anche del sistema di blocco nascosto a monte del castello di riduzione epicicloidale (tipico nei sistemi che vogliono trasmettere coppie elevate  http://www.kaemart.it/lab-prog-cad/bovisa/cugini/siti/0607/Cogliati-Corti-Giannellini/riduttore.htm http://youtu.be/9m6DJaKuzpA)






Il blocco, composto dai sei cilindretti che abbiamo tolto, rendeva possibile l'utilizzo manuale dell'avvitatore, impedendo il movimento del motore a mano, rendendo impossibile la reversibilità del nostro motore in un generatore.

Infine lo abbiamo dotato di due boccole per connetterlo elettricamente





L'ultima aggiunta è stata la manovella, che al limite può anche essere una chiave a brugola Z n° 6 (l'innesto degli avvitatori di solito è da 1/4" ossia 6,35 mm, ma nonostante la differenza non sembra si produca un gioco troppo elevato)

e siamo pronti!!

giovedì 3 luglio 2014

Matematica all'uncinetto

Mentre preparavo un corso di matematica per insegnanti ho trovato l'indicazione che il modo migliore per rappresentare un piano iperbolico è realizzarlo all'uncinetto. L'idea venne a Daina Taimina una quindicina di anni fa e da allora si è diffusa e arricchita.

Questa è una porzione di piano iperbolico realizzata da Carla, e qui sotto la pseudosfera di Carla e quella realizzata da Selene




 Come si vede, cambiare il tipo di lana e mantenersi più o meno compatti cambia un po' l'aspetto finale, anche se la forma di base resta quella.

Io non so lavorare all'uncinetto, e mi pongo come obiettivo imparare a farlo entro agosto, ma ho incontrato varie persone che lo sanno fare e che sono interessate. L'idea è di realizzare un modello di barriera corallina con un lavoro comune che inizi venerdì 26 settembre durante la notte dei ricercatori e prosegua il sabato e la domenica successivi, seguendo il progetto Hyperbolic Crochet Coral Reef.

Vogliamo dare anche un po' di sensibilità alla nostra barriera inserendo qui e là alcuni sensori che provocano qualche comportamento sensato per i coralli: dobbiamo pensarci un po' ma non ho dubbi che Francesco sia in grado di costruire qualunque dispositivo sia efficace, usando la sua fedele scheda Arduino.

Ecco qualche riferimento per entrare nell'argomento:
una indicazione dei punti è in "Uncinetto iperbolico, alcuni modelli di Daina Taimina" nel blog Cosmosicula's Creations,  pagina facebook https://www.facebook.com/pages/Cosmosiculas-creations/321130574573590
"L’uncinetto iperbolico: il ruolo fondamentale dell’uncinetto in una scoperta scientifica." nel blog Crochet Circus
Crocheting the Hyperbolic Plane : un articolo matematico
Learning to Hyperbolic Crochet  
Daina Taimina, nel sito della Cornell University
Daina Taimina, Discoverer of Hyperbolic Crochet      

mercoledì 18 giugno 2014

Una antologia di effetti ottici

Ho appena visto un nuovo video degli OK GO, intitolato The Writing's On the Wall. E' una rassegna di effetti ottici molto godibili, in puro stile OK GO.



 Ci era rimasta nel cuore la loro interminabile reazione a catena associata a This Too Shall Pass



E fra i tanti altri video, ecco come utilizzare i tapis roulant senza farsi male


giovedì 5 giugno 2014

Arduino con la sola imposizione delle mani

(il post è stato modificato dopo la pubblicazione iniziale)


Questo nel filmato è il prototipo di un giocattolone che raggiungerà un metro e mezzo di lato. Il basamento in legno con tutti i tubini di ottone lo ha costruito il collega Stefano, non avrei mai potuto fare un lavoro così tanto preciso! Scopo del gioco? Far raggiungere l'altro capo di ogni tubino dalla piccola maniglia senza che questa tocchi mai il tubino stesso. Un po' come L'allegro chirurgo .

Come funziona?

Il sito sul quale ho trovato tutte le informazioni è questo:
http://playground.arduino.cc/Main/CapacitiveSensor?from=Main.CapSense
l'immagine che spiega bene tutto (!!) è questa qui:




chi lo ha fatto meglio di me




Parlando in termini di Arduino:

Prima di tutto si carica la libreria dei cap sensor
#include <CapacitiveSensor.h> che trovate qui
poi vado a dichiarare quale dei pin emette il pwm e quale riceve
CapacitiveSensor *nome del sensore*= CapacitiveSensor(*numero pin emettitore*, *numero pin ricevitore*);
Imposto così uno dei pin di Arduino come emettitore di un segnale PWM che invio ad un altro pin, quello ricevitore (di fatto in ascolto del segnale PWM inviato). Il tempo che intercorre tra l'invio e la ricezione di questo treno di impulsi dipende appunto oltre che dalla resistenza (fissa) anche dalla Capacità del circuito che varia più o meno in funzione della vostra presenza.
Nel resto del programma inserisco una tara sul valore di tempo tra "spedizione e ricezione", 30 msec in questo esempio, e poi un valore di soglia che serve ad aggiustare un po' il tiro sul valore totale.
Ho inserito anche la libreria "pitches.h", che riporto alla fine, serve per suonare una melodia differente ogni volta che si verifica la condizione di "tubo toccato".

Il circuito:

Come si vede nell'immagine lo schema è molto semplice: si collega una resistenza tra il pin in unscita e quello in ingresso, a valle va il contatto capacitivo, tutto qui.
Il valore della resistenza varia in funzione della sensibilità che, come indicato sul sito Arduino, sarà più o meno:
1   Mohm solo a contatto
10 Mohm tra 10 e 15 cm circa
40 Mohm tra 30 e 60 cm circa

Nella foto qui sopra il circuito un pochino pasticciato del prototipo, la shield era stata creata per un Arduino Mega, qui riciclata. 
In basso a destra c'è il cicalino collegato sul morsetto azzurro in basso a sinistra.
Il cavo grigio (un cavo ethernet cat 5 riciclato) collega i led bianchi sulla basetta in legno, appena a sinistra del connettore le resistenze per i led.
Subito sopra il connettore che collega i quattro sensori con le relative resistenze da 10 mega.
Una bella piattina riciclata da un bus dati collega i pin di uscita che comandano, tramide dei mosfet N, una barra led RGB che proviene dritta dritta dal mio camper. Quattro sensori = 4 colori, RGB e... in lato a destra un bell'accrocchio con dei diodi, la quarta uscita mosfet alimenta sia il rosso che il verde e quindi "giallo".


Il mio Sketch:

#include <CapacitiveSensor.h>
#include "pitches.h"
CapacitiveSensor Uno = CapacitiveSensor(7, 5);
CapacitiveSensor Due = CapacitiveSensor(7, 4);
CapacitiveSensor Tre = CapacitiveSensor(7, 3);
CapacitiveSensor Quattro = CapacitiveSensor(7, 2);
int soglia = 400;
int redPin = 8;
int greenPin = 9;
int bluePin = 10;
int yellowPin = 11;
int buzzer = 12;
boolean UnoTouch = false;
boolean DueTouch = false;
boolean TreTouch = false;
boolean QuattroTouch = false;
void setup()
{
  pinMode(redPin, OUTPUT);
  pinMode(greenPin, OUTPUT);
  pinMode(bluePin, OUTPUT);
  pinMode(yellowPin, OUTPUT);
  pinMode(buzzer, OUTPUT);

// Forza la disattivazione dell'autocalibrazione ma perchè
Uno.set_CS_AutocaL_Millis(0xFFFFFFFF);
Due.set_CS_AutocaL_Millis(0xFFFFFFFF);
Tre.set_CS_AutocaL_Millis(0xFFFFFFFF);
Quattro.set_CS_AutocaL_Millis(0xFFFFFFFF);
Serial.begin(9600);
}
void loop()
{
//**************************************************
long start = millis();
long totale1 = Uno.capacitiveSensor(30);
long totale2 = Due.capacitiveSensor(30);
long totale3 = Tre.capacitiveSensor(30);
long totale4 = Quattro.capacitiveSensor(30);
if(totale1 > soglia && !UnoTouch){
Serial.println("uno");
digitalWrite(redPin, HIGH);
tone(buzzer, 1500);
delay (200);
tone(buzzer, 800, 200);
UnoTouch = true;
}
else{UnoTouch = false;}

if(totale2 > soglia && !DueTouch){
Serial.println("due");
digitalWrite(greenPin, HIGH);
tone(buzzer, 800);
delay (200);
tone(buzzer, 1500, 200);
DueTouch = true;
}
else{DueTouch = false;}

if(totale3 > soglia && !TreTouch){
Serial.println("tre");
digitalWrite(bluePin, HIGH);
tone(buzzer, 1800);
delay (150);
noTone(buzzer);
delay(50);
tone(buzzer, 1800, 200);
TreTouch = true;
}
else{TreTouch = false;}

if(totale4 > soglia && !QuattroTouch){
Serial.println("quattro");
digitalWrite(yellowPin, HIGH);
tone(buzzer, 800);
delay (150);
noTone(buzzer);
delay(50);
tone(buzzer, 800, 200);
QuattroTouch = true;
}
else{QuattroTouch = false;}
//**************
digitalWrite(redPin, LOW);
digitalWrite(greenPin, LOW);
digitalWrite(bluePin, LOW);
digitalWrite(yellowPin, LOW);
}

*********************
la libreria pitches.h

// This file contains a list of 8 octaves worth of pitches
//  that correspond to notes on the piano.
#define NOTE_B0  31
#define NOTE_C1  33
#define NOTE_CS1 35
#define NOTE_D1  37
#define NOTE_DS1 39
#define NOTE_E1  41
#define NOTE_F1  44
#define NOTE_FS1 46
#define NOTE_G1  49
#define NOTE_GS1 52
#define NOTE_A1  55
#define NOTE_AS1 58
#define NOTE_B1  62
#define NOTE_C2  65
#define NOTE_CS2 69
#define NOTE_D2  73
#define NOTE_DS2 78
#define NOTE_E2  82
#define NOTE_F2  87
#define NOTE_FS2 93
#define NOTE_G2  98
#define NOTE_GS2 104
#define NOTE_A2  110
#define NOTE_AS2 117
#define NOTE_B2  123
#define NOTE_C3  131
#define NOTE_CS3 139
#define NOTE_D3  147
#define NOTE_DS3 156
#define NOTE_E3  165
#define NOTE_F3  175
#define NOTE_FS3 185
#define NOTE_G3  196
#define NOTE_GS3 208
#define NOTE_A3  220
#define NOTE_AS3 233
#define NOTE_B3  247
#define NOTE_C4  262
#define NOTE_CS4 277
#define NOTE_D4  294
#define NOTE_DS4 311
#define NOTE_E4  330
#define NOTE_F4  349
#define NOTE_FS4 370
#define NOTE_G4  392
#define NOTE_GS4 415
#define NOTE_A4  440
#define NOTE_AS4 466
#define NOTE_B4  494
#define NOTE_C5  523
#define NOTE_CS5 554
#define NOTE_D5  587
#define NOTE_DS5 622
#define NOTE_E5  659
#define NOTE_F5  698
#define NOTE_FS5 740
#define NOTE_G5  784
#define NOTE_GS5 831
#define NOTE_A5  880
#define NOTE_AS5 932
#define NOTE_B5  988
#define NOTE_C6  1047
#define NOTE_CS6 1109
#define NOTE_D6  1175
#define NOTE_DS6 1245
#define NOTE_E6  1319
#define NOTE_F6  1397
#define NOTE_FS6 1480
#define NOTE_G6  1568
#define NOTE_GS6 1661
#define NOTE_A6  1760
#define NOTE_AS6 1865
#define NOTE_B6  1976
#define NOTE_C7  2093
#define NOTE_CS7 2217
#define NOTE_D7  2349
#define NOTE_DS7 2489
#define NOTE_E7  2637
#define NOTE_F7  2794
#define NOTE_FS7 2960
#define NOTE_G7  3136
#define NOTE_GS7 3322
#define NOTE_A7  3520
#define NOTE_AS7 3729
#define NOTE_B7  3951
#define NOTE_C8  4186
#define NOTE_CS8 4435
#define NOTE_D8  4699
#define NOTE_DS8 4978

lunedì 26 maggio 2014

I misteriosi flessagoni

Mentre stavamo preparando un corso per insegnanti sulla matematica ho ricevuto la nuova newsletter di Jearl Walker e del suo Flying Circus of Physics, tutta dedicata ai flessagoni, divertenti creaturine di carta che nascondono qualche sorpresa.

Hexaflexagon di Vi Hart

Le immagini scorrono velocissime, guardiamo qualcosa di fermo: http://www.mathematische-basteleien.de/flexagons.htm e http://britton.disted.camosun.bc.ca/hexahexa/hexahexa.html .

I flessagoni hanno incuriosito anche Richard Feynman (quindi sono autorizzato a giocarci, cioè, volevo dire, a studiarli). Un secondo video di Vi Hart mostra la realizzazione di diagrammi di Feynman per registrare le sequenze di uscita delle facce di un flessagono.Vi Hart ci dà un aiuto in più con la sua Hexaflexagon Safety Guide.

Per semplificarci la vita abbiamo disegnato le due strisce a 10 e 19 triangoli, ma ci sono vari modelli di flessagoni, di tutti i tipi. C'è anche un modello che ha un volume, dal sito del grande Arvind Gupta.