Superman e accelerometri

Cercando un'attività da presentare il giorno dell'ormai passato compleanno del museo (15 Febbraio), ho trovato sul testo di James Kakalios, La fisica dei supereroi, Einaudi, un capitolo intero dedicato alle capacità di Superman. Ho scoperto che il primo Superman (1938), provenendo da un pianeta con una gravità molto maggiore di quella terrestre, aveva solo (mi perdonino i fan) una forza eccezionale (i suoi muscoli si erano sviluppati in un ambiente a gravità più elevata) e saltava come un grillo ma non aveva tutte quelle capacità che oggi gli attribuiamo: volare, vista a raggi x, ...
Riusciva a saltare imprimendosi una velocità di stacco pari o superiore a 200 km/h che gli consentiva di arrivare con velocità nulla sulla cima dei grattacieli con perfetta eleganza, nel pieno rispetto delle leggi fisiche.

Mi sono chiesto: ma qual'è la velocità di stacco di un semplice terrestre?  Come misurarla?

Nella ricerca di una soluzione ho trovato in questo sito  un programmino (WiiMote Physics) molto interessante che permette di connettere via bluetooth il pc ad uno strumento che generalmente viene usato per giocare ai videogiochi: il wii remote controller.
Questo oggetto è interessante perchè contiene un piccolo accelerometro e una telecamera infrarossi con i quali si possono fare diverse sperimentazioni fisiche.
Il programma permette di monitorare/registrare le accelerazioni, le distanze e le velocità "sentite" dal controller mostrandole direttamente sullo schermo del pc.
Insomma è possibile trasformare un gioco in uno strumento di misura per esplorare un po' di meccanica.
Qui un interessante articolo per iniziare.

Il mio confronto con Superman?.....  la sua velocità è 200 km/h, la mia 20 km/h: solo un fattore 10 ci divide!

Una penna dal tratto solido

Girellando per il web ho trovato questo dispositivo fantastico: il 3Doodler, parente ancor più amichevole di una stampante 3D.

Informazioni e video:
3Doodler, la prima penna che stampa in 3D spopola su Kickstarter, un articolo di presentazione in italiano
3Doodler: The World's First 3D Printing Pen la descrizione del progetto su Kickstarter, uno dei siti in cui è possibile presentare un proprio progetto chiedendo alle persone di finanziare la sua realizzazione
Welcome to 3Doodler, il sito ufficiale del progetto
3Doodler Lets You Hand-Draw 3-D Objects, la presentazione su Wired

La voglioooo!

Un palloncino pieno non d'aria ma di farina

Da un po' di tempo abbiamo familiarità con la mano sabbiosa

un guanto di lattice riempito di sabbia che viene messo sotto vuoto con una pompa (usiamo quella che serve a svuotare dall'aria i canotti).

Normalmente prepariamo la mano sabbiosa come dimostrazione svolta dal conduttore dell'attività, perchè resta attaccata alla pompa e non possiamo farla circolare fra i partecipanti. Però per il laboratorio sui materiali a Erica e a me piacerebbe far provare a tutti come si comporta un granulare "impaccato", come diventi malleabile, e ragionare sull'effetto dell'attrito fra i granelli del materiale. Ci sono venuti in mente quei palloncini antistress pieni di farina che circolavano anni fa, perchè non fare quelli? Sembra facile, ma la partenza è stata più difficile del previsto. Abbiamo provato a versare direttamente la farina nel palloncino usando un imbuto ma per tendere un po' il palloncino bisogna premere la farina con un bastoncino e non è così comodo.

Abbiamo provato a riempire il palloncino e aspirare l'aria con la pompa, come facciamo con la mano,  ma non va: per di più la farina rischia di entrare nella pompa (con la sabbia usiamo un filtro realizzato con un pezzetto di collant ma per la farina non è abbastanza fitto). Allora abbiamo provato a sfruttare l'effetto centrifugo per tendere il palloncino, ma ancora niente.

Alla fine siamo riusciti a scoprire quale è la procedura efficace. Eccola.

_serve una bottiglietta vuota di acqua, da 33 cl
_metti nella bottiglia la quantità di farina che deve riempire il palloncino: l'aiuto di un cono di carta è apprezzabile ed è meglio versare nel cono poca farina per volta, se ne metti troppa tutta insieme si forma un tappo fastidioso da eliminare

_gonfia un po' il palloncino
_infila l'imboccatura della bottiglia nell'imboccatura del palloncino

_capovolgi la bottiglia in modo che il palloncino sia in basso e fa scendere la farina dalla bottiglia nel palloncino: strizzare gentilmente la bottiglia aiuta

finalmente la farina è scesa tutta, ma nel palloncino rimangono sacche di aria che vanno eliminate e qui arriva l'idea di Erica:
_tenendo stretto il collo del palloncino staccalo dalla bottiglia, strizza la bottiglia e mantenendola schiacciata rimetti il palloncino sulla sua imboccatura (inutile dire che è meglio essere in due a manipolare palloncino e bottiglia)
_quando lasci libero il collo del palloncino l'aria va nella bottiglia, che è a pressione minore: non importa che salga anche un po' di farina perchè strizzando e rilasciando piano piano la bottiglia  tutta l'aria sale e tutta la farina scende - per aiutare ad aprire le sacche d'aria batti gentilmente il palloncino sul tavolo, picchiettalo con la mano, stringilo e rilascialo
_quando strizzando e rilasciando la bottiglia non sale più farina e schiacciando il palloncino lo senti compatto e malleabile, staccalo dalla bottiglia e annodane il collo
ora il palloncino è pronto per essere modellato

Attenzione a non farsi prendere troppo dalla foga: alla fin fine dovrebbe essere un antistress!

Squash o splash?

In questa trasmissione di Geo Scienza del 28 gennaio

Fisica del calcio e di altri sport : ho difficoltà a vederlo usando Chrome, mentre va tutto bene con altri browser

l'ottimo Nicola Ludwig mostra che una pallina da squash riscaldata rimbalza meglio di una fredda (vedi verso i 12' 40"). Proprio non lo sapevamo, nelle palline da squash c'è una goccia d'acqua: durante il gioco la pallina si riscalda grazie ai colpi che riceve, l'acqua vaporizza un po', la pressione all'interno aumenta e così la "rimbalzosità" della pallina.
Dato che nelle nostre attività sul rimbalzo abbiamo usato anche palline da squash ne ho recuperato una, very professionale (marcata con due pallini gialli)

e l'ho sacrificata all'avanzamento della conoscenza: l'ho tagliata.

Ecco la goccia d'acqua dentro la pallina!
In effetti eravamo rimasti perplessi perchè la pallina da squash, fredda, non rimbalza tanto ma nei video la vedevamo sfrecciare e rimbalzare con una bella velocità: nelle nostre prove non l'abbiamo mai colpita abbastanza a lungo da generare vapore, quindi non abbiamo mai visto migliorare le sue prestazioni.
Chissà se altre palle sportive nascondono segreti al loro interno: partiremo dalle palle da baseball e da golf.

Un segreto del bicchiere

L'altro giorno Erica e io abbiamo provato il funzionamento di un bagno termico che da molto tempo nessuno usava più: vogliamo portarlo nel rinnovato laboratorio sui materiali per maneggiare un simpatico materiale polimerico che diventa malleabile a 65/70 °C (ne parleremo più avanti).
Abbiamo dovuto riempire la vaschetta con acqua demineralizzata, e c'era una tanichetta piena a disposizione, quindi nessun problema, di acqua ce n'è. Quando abbiamo versato l'acqua nella vaschetta ci siamo accorti che arrivava a malapena sopra la resistenza che scalda il tutto, mentre istintivamente avevamo pensato che avremmo riempito quasi tutta la vaschetta.
Ancora una volta abbiamo sperimentato che è difficile avere istintivamente l'idea di un volume: lo sapevo, lo dico spesso (chi direbbe senza pensarci che una vasca da bagno nemmeno troppo piena contiene più di 200 litri di acqua?) ma spesso mi capita di sbagliare valutazione.

Sulle misure lineari andiamo meglio, anche se comunque non così bene: l'indicazione "a un centinaio di metri" è un po' come dire "non è vicinissimo ma neanche troppo lontano". Pensavo che fosse abbastanza sicuro dare una valutazione affidabile di lunghezze piccole, ma poi ho visto il video  qui sotto.
E' uno dei pub trick, giochi da bar che spesso hanno a che fare con una scommessa. Qui si tratta di confrontare a occhio l'altezza di un bicchiere e la lunghezza del bordo dell'imboccatura: quale dei due è più lungo? All'inizio le persone dicono che l'altezza è minore della circonferenza: anche se non ne hanno idea è ragionevole che sia così visto che lo proponi come gioco. Poi si mette un primo oggetto sotto il bicchiere: la circonferenza è maggiore o minore della distanza dell'imboccatura dal piano del tavolo? E si continuano a mettere oggetti aumentando via via la distanza dal piano del tavolo: le persone scommettono su quando l'altezza supera la circonferenza.

Un sistema tranquillo per vincere facile.

Vetro finto

Durante il periodo pasquale dell'anno scorso abbiamo provato a salvare l'uovo. Mi è tornato in mente in questo periodo, in cui sto pensando ad attività per il rinnovato laboratorio sui materiali: provare quali materiali sono più efficaci nel proteggere dal colpo derivante da una caduta. Possiamo partire dall'esplorazione di caschetti da bici e protezioni da skateboard ed espanderci a protezioni di altro tipo, per esempio gli elementi della suola delle scarpe da running che attutiscono il colpo del tallone sul suolo.
Non è molto conveniente utilizzare in laboratorio le uova, e poi non mi piace lo spreco. Cercando un altro oggetto/materiale ho trovato un finto vetro, il crash glass, usato per esempio per realizzare le vetrate che nei film vengono sfondate dagli attori oppure le bottiglie che, sempre nei film, sono spaccate in testa.
Il materiale di partenza è in granuli biancastri e traslucidi, e va scaldato finchè non diventa fluido

nella prima prova abbiamo usato un fornello elettrico ma ci metteva parecchio tempo

e siamo passati al fornello da campeggio, molto più rapido - nonostante l'aria professionale, Erica sta in effetti giocherellando con il materiale, che dà molte soddisfazioni

Quando è completamente sciolto

lo si versa nello stampo

L'ultimo materiale forma fili e gocce semisolidi (e poi solidi) piuttosto interessanti

Il risultato assomiglia davvero al vetro

anche se non siamo riusciti a eliminare le bollicine di aria.
E' molto fragile, è fatto per questo, e si rompe proprio come il vetro, ma i frammenti non tagliano. Può essere riutilizzato mettendolo di nuovo sul fuoco.

Abbiamo visto che con uno spessore di 1,5 cm la lastrina è abbastanza resistente da non rompersi cadendo da una spanna di altezza, ma si rompe cadendo dall'altezza del tavolo: è quel che volevamo per l'uso in laboratorio. L'attività sarà di proteggere la lastrina dalla caduta dal tavolo.
Ora dobbiamo lavorare sulla velocità e comodità della preparazione delle lastrine. Erica suggerisce di provare a mettere in un fornetto elettrico le forme contenenti la giusta quantità di materiale, così se ne preparano tante in una volta. Proveremo anche il forno a microonde, chissà.

La stampante 3D è fra noi

Ieri è arrivata la nostra prima stampante 3D, una pimpante Sharebot portataci personalmente dal suo progettista e costruttore Andrea Radaelli.

la "testina di stampa" 

Il nostro primo oggetto costruito è stato proposto da Erica: un bottone - utile e piccolo

Il file è stato scaricato da Thingiverse, una fenomenale raccolta open source di oggetti di tutti i tipi.