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).

Dilatency and Liquefaction of a fine sand from Matt Kuchta on Vimeo.

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).

http://youtu.be/FH84wrnvHpw

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:

Dispatches from the Dirt Lab #2: Building Better Sandcastles from Matt Kuchta on Vimeo

Exhibit estate: Micromondi

Per l'estate stiamo preparando un exhibit/installazione in cui i visitatori potranno guardare attraverso lenti, stereoscopi e microscopi per scoprire le cose da moooolto vicino.

Ecco qui alcune foto che abbiamo fatto.

Per alcune abbiamo usato uno stereoscopio Intel Play, che è facile da usare, ha tre tipi di ingrandimenti (10x, 60x e 200x) e si attacca al PC con un semplice cavetto usb. Il programma per visualizzare le immagini sullo schermo si installa da CD o si scarica in rete e consente di fare foto e anche piccoli filmati.

Il vantaggio dello stereoscopio è che le cose si vedono tridimensionali e non bisogna preparare alcun vetrino.

Mentre per l'ingrandimento 10x si può direttamente appoggiare la lente dello stereoscopio su una superficie, ad es. la manica del maglione, la pelle del braccio, la superficie di un giornale o quella di un biscotto, per gli ingrandimenti maggiori conviene posizionare lo strumetno sulla sua base, altrimenti i movimenti non consentono di mettere bene a fuoco gli oggetti.

In ogni caso bisogna ricordarsi di avere abbastanza luce per guardare l'oggetto in questione.

Biscotto - stereoscopio ingrandimento 10x

Punta di matita - stereoscopio ingrandimento 10x

Abbiamo poi fatto delle foto con dei microscopi ottici con possibilità di ingrandimento 40x, 100x e 400x. In questo caso si perde in tridimensionalità, ma si guadagna in meravigliosi dettagli.

Ecco alcuni risultati interessanti:

Foglia di zucchina - microscopio ottico ingrandimento 100x

Foglia di trifoglio- microscopio ottico ingrandimento 40x

Fotografia su giornale stampato (si vede il retino dei singoli colori primi - a occhio nudo queste sezioni apparivano uniformemente azzurre e grigie) - microscopio ottico ingrandimento 40x

Petalo di fiore - microscopio ottico ingrandimento 100x

Petalo di fiore - microscopio ottico ingrandimento 400x

Tessuto - microscopio ottico ingrandimento 100x

Velcro (si vedono i gancini) - microscopio ottico ingrandimento 40x

Polvere - microscopio ottico ingrandimento 100x

All'interno di una pallina da baseball

Marco è l'allenatore di baseball che insegnerà i fondamentali del suo sport ai ragazzi del campus estivo dedicato a scienza&sport. Ci ha portato una pallina da baseball da sezionare, e l'abbiamo fatto.

Tolte le due parti di pelle si trova un gomitolo appiccicaticcio di filo di cotone tipo quello per cucire, piuttosto fine. Allora prendi il filo e cominci a svolgere il gomitolo e continui, continui, il filo si rompe, lo riprendi, e svolgi, e si rompe, ..., insomma bisogna avere un po' di pazienza (e di tempo).

A un certo punto il filo di cotone finisce ed ecco che si trova dello spago, di spessore simile a quello che si usa per l'arrosto. Prendi il capo e cominci a svolgere il gomitolo, ma vai molto più veloce di prima. 

E alla fine dello spago c'è una pallina di gomma, che rimbalza. La pallina da baseball integra non rimbalza bene. 

E' la seconda pallina di cui esploriamo l'interno. La prima è stata la pallina di Squash o splash? 

Cercheremo una pallina da golf. 

La torre di spaghetti

Mercoledi scorso sono andato a visitare l'appuntamento milanese di Scienza under 18, alla sua 16a edizione.  Francesco Cigada ha proposto alle classi una sfida interessante: costruire con pasta lunga la torre più alta possibile, in mezz'ora. Si possono usare spaghetti, spaghettini, vermicelli e bucatini, da tener insieme con palline di plastilina.

Le regole prevedono che la base della torre sia un triangolo equilatero posto dentro un piatto circolare e che ogni gruppo abbia a disposizione una quantità finita sia di pasta sia di plastilina.

 In effetti è possibile realizzare strutture interessanti, e abbastanza resistenti.

Le altezze raggiunte in una delle sessioni di costruzione sono riportate qui sotto.

Francesco ha proposto questa attività in molte scuole, comprendendo in essa una discussione collettiva sulle scoperte effettuate e le difficoltà incontrate che non ha potuto svolgersi durante la manifestazione, per ovvi limiti di tempo.

Francesco l'ha immaginata e progettata, e svolta, accorgendosi solo molto dopo che questo tipo di attività è stata proposta in altri contesti, come viene detto in questa TED Conference: Tom Wyjec: costruisci una torre, costruisci un team. Anche il team del Tinkering Studio ha provato la formulazione statunitense, un po' diversa da quella di Francesco, e ha postato le sue considerazioni in Marshmallow and Spaghetti Challenge.

Congelare l'acqua, ma senza il freddo

Fabrizio mi ha fatto scoprire questo video, e gliene sono grato

http://youtu.be/uENITui5_jU

Il filo d'acqua oscilla con una frequenza di 24 Hz e lo guardiamo non con continuità, ma a intervalli di tempo regolari, con una frequenza identica data dal ritmo di acquisizione delle immagini della telecamera (24 fotogrammi al secondo, 24 Hz).
Un effetto analogo si vede nel Cyclotrope

 http://youtu.be/oyBpt3VrBNg

Il nome richiama vecchi apparati che producevano un effetto simile, gli zoetropi o zootropi (qui la voce su wiki in italiano e qui quella più estesa in inglese). Nelle versioni più moderne gli zootropi utilizzano il lampeggiare di una lampada stroboscopica o, più semplicemente, di una lampada al neon.

http://youtu.be/3-rPn0a56WE

Usando una lampada al neon eravamo riusciti a ricostruire una osservazione che avevo fatto casualmente andando in bicicletta: Andare in salita con la ruota che sembra ferma e Effetto stroboscopico 2 (il ritorno).  

Salva lo snack: una classe riesce a creare un packaging efficacissimo

Qualche tempo fa avevamo invitato le scuole a partecipare al concorso Salva lo snack, in cui chiedevamo di
far arrivare sana e salva una patatina al Museo, costruendo una confezione che fosse efficace e allo stesso tempo leggera e poco ingombrante.

I ragazzi della 2C dell'IC di Carnate hanno risposto con un bellissimo lavoro.

In classe hanno utilizzato le loro competenze nell'ambito dei vettori e della composizione chimica dell'aria per risolvere questo problema molto concreto.

Ci è piaciuto il loro modo di provare tante soluzioni diverse, studiandone i pro e i contro.

E poi il modo in cui alcune "nozioni" curricolari sono state integrate in un ragionamento applicato al mondo vero e quotidiano.

Ecco alcune immagini del pacchetto che ci hanno mandato:


Il pacchetto arriva avvolto in due buste.

Il pacchetto è davvero molto resistente e pesa solo 95 grammi.

All’interno del pacchetto la patatina è ulteriormente protetta da lamelle di alluminio, che estraiamo grazie ad un’ingegnosa e molto ben indicata apertura.

Il concorso è stato realizzato nell’ambito del progetto europeo Pathway.

Una interessante sostanza malleabile

Finalmente il rinnovato laboratorio Materiali è stato inaugurato e ha iniziato la sua attività con scuole e pubblico!
Uno dei materiali che usiamo nelle attività è una termoplastica chiamata spesso Polymorph (nome commerciale), una plastica che diventa malleabile attorno ai 70°C. L'ho trovata anche con il nome di Duraform.

Alla partenza si presenta come un insieme di sferette bianche. Le metti nell'acqua alla giusta temperatura (noi teniamo i 75°C) e dopo poco (diciamo 30 secondi - 1 minuto? non l'ho mai cronometrato) le sferette diventano trasparenti e si uniscono le une alle altre.

Estrai dall'acqua il tutto e puoi lavorarlo a mano. Anche se è a temperatura elevata non ti scotti, probabilmente perchè è un cattivo conduttore di calore (certo, bisogna evitare di toccare l'acqua calda).

Resta ben malleabile per poco più di 1 minuto, che sembra poco ma alla fin fine è un tempo sufficiente per prendere confidenza con il materiale e realizzare una forma. Comunque può essere riciclata rimettendo il pezzo che hai lavorato nell'acqua calda: noi usiamo un bagno termico che il termostato mantiene a 75°C. Naturalmente oggetti grossi impiegano più di una trentina di secondi per tornare malleabili. 

Polymorph casting - how to

Quando si è indurita è davvero dura, p.es. può essere forata con un trapano. Permette di realizzare oggetti o parti di oggetti (p.es. per riparare un pezzo rotto). Ho letto che viene usata anche in scenografia per costruire oggetti di scena sia per il teatro sia per set fotografici .