il telo spaziotemporale

Una delle più diffuse modalità per immaginare alcune delle caratteristiche del campo gravitazionale è quello di procurarsi un telo piuttosto elastico e poggiarci su dei pesi.
Poggiandoci  due sfere queste tenderanno ad avvicinarsi una verso l'altra come spinte da una reciproca attrazione e se le loro masse saranno diverse noteremo, come accade per la gravità, che sarà la più piccola a spostarsi verso la più grande...tutto abbastanza fedelmente a quello che  avviene nella realtà su scala planetaria.
Anche i moti orbitali possono essere riprodotti e anche se si esauriscono troppo presto, lasciano l'impressione che il il procedere dei satelliti sia dovuto alla deformazione dello spazio generata dal pianeta attorno al quale ruotano.

Questa rappresentazione replica abbastanza fedelmente nei modi e nei tempi i comportamenti gravitazionali, risulta quindi un valido exhibit per illustrare questi aspetti che a volte a causa delle distanza e delle dimensioni possiamo solo intuire.

In occasione del prossimo week-end dedicato allo spazio abbiamo provato a realizzarne uno, per poter parlare di sonde spaziali e di comete.

Qui vi mostriamo alcuni passaggi della costruzione:

Questo l'elenco dei materiali usati:

7 tubi (canalina elettrica in PVC da Ø2,5 cm) da 85 cm
14 connettori a T in PVC  non ispezionabili da Ø2,5 cm
14 tubi (canalina elettrica in PVC da Ø2 cm) da 100 cm
28 connettori 2-2,5 cm
20 mollette
9 mq lycra elastica

abbiamo avuto qualche difficoltà nel reperire i connettori giusti,
i connettori a T che abbiamo usato sono ispezionabili e per questo son stati rafforzati con del nastro americano,
i connettori da Ø2 a Ø2,5 non siamo riusciti a trovarli e per questo abbiamo adattato i tubi da Ø2 con del nastro isolante.


Questo il sito da cui abbiamo appreso i dettagli costruttivi
http://prettygoodphysics.wikispaces.com/PGP-Modern+Physics

https://www.youtube.com/watch?v=2JOf1ub9US0&feature=youtu.be
e l'ispirazione
https://www.youtube.com/watch?v=MTY1Kje0yLg

"E' necessaria una buona capacità per costruire un Theremin discreto con Arduino"

Nel titolo del post è celato un gioco di parole che contiene tutto il senso del progetto che Enrico mi ha chiesto di realizzare per il laboratorio di materiali in occasione dell'inaugurazione della nuova (e bellissima) sezione sull'alluminio (due info le trovate qui).

"Capacità"

Eh sì, perché proprio di capacità si parla ma quella elettrica per esser chiari!

Un approfondimento è qui, su Wikipedia.

"Theremin"

Cosa sia un Theremin è già più facile da raccontare. Agli inizi delgi anni '20 dello scorso secolo il signor Termen, un fisico se non ricordo male, costruì uno strumento musicale elettrico che prese il suo nome Theremin (anche Thereminvox).

Lo strumento sfrutta la variazione di capacità indotta dal corpo umano verso un antenna, facendone variare la tonalità (e anche l'ampiezza del suono con un'altra antenna, a dirla tutta).

Leon Theremin playing his own instrument

"Discreto" 

lo è in quanto "non continuo", l'apparecchio che produce il suono è digitale; abbiamo scritto un semplice algoritmo in cui al varirare della capacità varia un parametro che determina a un suono. L'apparecchio in questione, neanche a dirlo, è proprio

"Arduino" 

al quale affidiamo il compito di tradurre le variazioni di questo parametro fisico in onde acustiche.

Come funziona

Ecco un filmato sbarazzino che mostra il perfetto funzionamento del tutto...

Semplificando parecchio si potrebbe dire che Arduino effettua un paragone tra la sua capacità interna e quella caricata dal nostro corpo sull'antenna che abbiamo costruito. In pratica la schedina alimenta ad intermittenza uno dei suoi pin e va poi a leggere su di un altro pin in ascolto quanto tempo impiega il segnale elettrico a "spegnersi", questo tempo appunto è influenzato dal valore della capacità esterna. La variazione di tempo viene elaborata e trasformata appunto in una frequenza udibile.

Un approfondimento lo trovate sul mio blog personale cliccando qui.

Un filmato più recente, con un Theremin elettronico, con l'assolo di Jimmy Page in "Whole Lotta Love"

Whole Lotta Love theramin solo

Vorreste farlo anche voi? 
Restate sintonizzati con questo blog!

Matematica a maglia

Abbiamo imparato a lavorare all'uncinetto per realizzare forme geometriche interessanti (vedi qui e qui), anche se il più del lavoro è stato fatto dalle insegnanti che hanno davvero realizzato una barriera corallina.
Ho trovato che anche la maglia permette di esplorare forme geometriche e relazioni matematiche, ma per il momento non so lavorarci: Gli intrecci imprevisti tra matematica e lavoro a maglia su Le Scienze offre una bella rassegna.

I riferimenti sono a The Home of Mathematical Knitting  nel sito di Sarah-Marie Belcastro  e alla Mathematical Knitting Network.

Borromean ring of Moebius strip, http://www.toroidalsnark.net/mkss3-pix/borromean.html

Binary bonsai, http://www.toroidalsnark.net/mkss3-pix/binarybonsai.html

La seconda immagine è tratta da Botanica mathematica - a textile taxonomy of mathematical plant forms, un blog non molto aggiornato (l'ultimo post è del novembre 2014) ma interessante.
   
Un libro di riferimento: Making Mathematics with Needlework: Ten Papers and Ten Projects, edited by Sarah-Marie Belcastro and Carolyn Yackel   

Tè rotante!

Il video non è recente, è vero, ma non ha perso nulla del suo fascino.

Chatuchak Weekend Market Thai Iced Tea, Bangkok

Versare il tè stando in piedi su una piattaforma rotante: ma come gli sarà venuto in mente? Grande spettacolo e interessante esempio di fisica della rotazione.

Circuiti morbidi

Recentemente, nella Tinkering Zone del museo, ho presentato una nuova attività per il pubblico dei weekend.
L'ispirazione è venuta da questo video TED dove l'educatrice AnnMarie Thomas dell' Università di St. Thomas presenta l'uso di paste conduttive ed isolanti per attività educative.
Qui si possono trovare le ricette per farsi in casa queste paste. Ho provato a "cuocerle" e il risultato è positivo, la ricetta funziona bene. Lo svantaggio, soprattutto quella a base di zucchero, è che dopo qualche giorno si formano le muffe: il consiglio è metterle in frigorifero per aumentarne la conservazione.
La possibilità di farsele in casa è interessante perchè si può controllare la quantità di sale e zucchero introdotta e quindi avere differenti valori di conduzione ed isolamento.

Per l'attività nel nostro laboratorio invece ho usato due paste commerciali: il Playdooh come pasta conduttiva ed i Patlume come pasta isolante.
Il primo ha lo svantaggio che dopo un periodo lasciato all'aria si secca e non conduce più; ho cercato di risuscitarlo bagnandolo e impastandolo per bene, e un po' riprende la sua capacità di condurre.

Essendo comunque, la pasta conduttiva, una pasta che possiede una sua resistenza non trascurabile, per accendere i Led , ho dovuto usare batterie da 9 V per accendere led che al massimo funzionano a 3V.
Al momento non sono riuscito a mettere in moto i motorini elettrici che abbiamo in laboratorio (3-5V), pur con una batteria da 9V!

Ritornando all'attività del weekend (chiamata morbidi circuiti), il fine era di dare vita al nostro "acquario" in vetrina fatto di coralli all'uncinetto; si chiedeva ai visitatori di realizzare una creatura marina luminosa con led ed altri materiali messi a disposizione.
Ecco alcune creature:

Onde come tracce

Stiamo ragionando sulle situazioni in cui si scopre/conosce qualcosa osservando e interpretando le tracce che quel qualcosa lascia. Gli esempi più immediati sono le indagini da polizia scientifica (CSI in modo esasperato ma avvincente) e lo studio delle tracce degli animali. Ma avviene anche in altri casi e nella vita comune.
Mi è tornato in mente un "attrezzo" o "mappa" di cui avevo letto nel libro di Marcia Ascher, Etnomatematica - esplorare concetti in culture diverse, Bollati Boringhieri (2007, ed.originale 2002).

 da http://www.janesoceania.com/micronesian_stick_chart/index.htm

I mattang o stick charts, di origine polinesiana (in particolare delle Isole Marshall), sono schemi realizzati con bastoncini di legno che indicano la presenza di isole grazie alla configurazione delle onde dell'oceano. Venivano usate dai navigatori per viaggiare nell'arcipelago, anche su lunghe distanze. Il fronte delle onde regolari dell'oceano cambia forma quando le onde incontrano un'isola, in parte la superano (a volte lasciando una sorta di ombra, dipende dalla lunghezza d'onda, dalla dimensione dell'isola, dalla pendenza del fondo oceanico) in parte si riflettono. Le configurazioni delle onde diventano così tracce che rivelano la presenza di terraferma.
Mi ha ricordato le figure di interferenza/diffrazione formate dai raggi X inviati su solidi cristallini, figure che rivelano la struttura del cristallo in esame, una tecnica usata in cristallografia e in biochimica.

Mattang, reading the pattern of the waves | SVM Shipping Blog - un bell'articolo esauriente

Marshall Islands stick chart - Wikipedia, the free encyclopedia - voce esauriente anche se non descrive in dettaglio il significato degli schemi
   
Polynesian Stick Charts - dettagliato, moltissime immagini
  
Dirk HR Spennemann, Traditional and nineteenth century communication patterns in the Marshall Islands, un lungo articolo in pdf con una estesa spiegazione delle stick charts
   

da http://digilander.libero.it/diogenes99/Cartografia/Cartografia01.htm

                                                   da Mattang, reading the pattern of the waves | SVM Shipping Blog

Lavoriamo ancora su sacchetti di plastica (1)

Avevamo lavorato tempo fa sui sacchetti di plastica usando il ferro da stiro per fonderli e ottenere un foglio spesso e resistente, con cui realizzare prevalentemente borse e ornamenti. 

Pochi giorni fa Patrizia ha trovato un tipo diverso di oggetti realizzati con sacchetti di plastica

Sesame Street: Air Bear

qui c'è il sito dell'artista, Joshua Allen Harris

Proviamoci anche noi, ci siamo detti.
Abbiamo recuperato qualche sacchetto di plastica e un soffiatore di aria calda detto embosser.

Fondamentalmente è come un phon. Rispetto a un normale phon per capelli ha una imboccatura  più stretta, forse scalda di più (ma non abbiamo misurato la temperatura), la velocità dell'aria in uscita è molto più bassa - queste cose insieme fanno sì che soffi un getto molto localizzato e più caldo, anche se non così caldo come una pistola per sverniciare. Gli embosser sono usati in campo hobbistico per realizzare timbri e simili fondendo polveri da rilievo.

Ecco i risultati delle nostre prime prove.

Patrizia parte con ottimismo, l'idea è di realizzare un orsetto.

L'embosser fa il suo dovere, bisogna tenerlo molto vicino ai lembi da saldare e tenere schermate le parti non interessate. Ma quando cerchiamo di mettere le zampe capiamo che bisogna strutturare meglio il lavoro. Patrizia ha tagliato un foro nel corpo dell'animaletto e inserito la zampa nel foro ma l'operazione di saldatura è più laboriosa di quel che ci aspettavamo. Abbiamo pensato che conviene vedere come fanno i sarti a mettere le maniche a una giacca, realizzando dei semplici cartamodelli che ci guidino al taglio del sacchetto.
Allo stesso tempo dobbiamo immaginarci di realizzare qualche utensile che ci aiuti nel lavoro: p.es. per attaccare un tubo a un foro sarebbe utile non stare piatti sul tavolo ma avere un appoggio in rilievo, un cono su cui infilare il foro e il tubo potendo appaiare i lembi da saldare fra loro.

La procedura è rimasta quindi in sospeso, dovremo fare un po' di pensate e di prove. Invece abbiamo acquistato sicurezza sulla termosaldatura.

Abbiamo provato sacchi grandi e trasparenti della spazzatura, shopper "ecologici", protezioni delle maniche da laboratorio, e tutti hanno dato buoni risultati. Abbiamo provato anche uno dei fogli plastici che gli imbianchini usano per proteggere i mobili quando tinteggiano: funziona ma è così leggero da essere poco maneggevole, svolazza ovunque - lo avevamo scelto proprio perchè leggero, si presta bene a essere gonfiato con un flusso leggero di aria.

Nuove prove ci aspettano!