IL PENDOLO DI FOUCAULT

Esso è un pendolo costituito da una sfera pesante sospesa ad un filo molto lungo. La sfera termina con una punta che lascia una traccia del proprio passaggio sulla superficie sabbiosa sottostante.
STORIA
Jean Bernard Foucault (1819 – 1868) nel 1851 attaccò alla cima del Pantheon di Parigi, un pendolo composto da un filo d’acciaio di 1,4 mm di diametro lungo 67 m ed una sfera di bronzo di 28 kg, a cui era attaccata una punta che lasciava la traccia del suo movimento su uno strato di sabbia distribuita sul pavimento.
Durante le oscillazioni del pendolo le linee disegnate sul pavimento non si mantenevano sempre sullo stesso piano, ma ruotavano di un certo angolo. Poiché il piano di oscillazione di un pendolo non cambia nel tempo, le linee stavano a indicare che era il terreno sottostante a muoversi.
Tale esperimento fu ripetuto a S. Pietroburgo nel 1931; in quell’occasione un pendolo di 93 m e pesante 54 kg, fu attaccato alla cima della cupola della Cattedrale di Sant’Isacco. L’ampiezza delle oscillazioni risultò di 5 m, il periodo di 20 s e lo spostamento della punta del pendolo di 6 mm. Questo risultato è la prova evidente della rotazione della Terra attorno al suo asse.
TEORIA
Giorno siderale
Tempo impiegato dalla Terra per eseguire un’intera rotazione attorno al proprio asse, cioè l’intervallo di tempo tra due successive culminazioni di un punto considerato fisso della terra e dura circa 23h 56′ 4 s. La differenza tra il giorno solare e quello siderale è di un angolo di circa 1° ed è dovuta al fatto che la Terra, mentre ruota attorno a se stessa, percorre anche un tratto di orbita attorno al Sole e quindi il Sole transita al meridiano con 4 minuti di ritardo al giorno rispetto alle altre stelle.
Giorno solare
Tempo che intercorre tra due culminazioni consecutive del Sole su un determinato meridiano e dura 24 h.
Emisfero
boreale o nord
australe o sud
Meridiano
Esso indica un immaginario arco che congiunge il Polo Nord con il Polo Sud ovvero una linea che unisce i due punti per i quali passa l’asse di rotazione terrestre.
Parallelo
Circonferenza ideale che si ottiene intersecando la superficie terrestre con un piano perpendicolare all’asse di rotazione e dunque parallelo al piano equatoriale.Latitudine
Distanza angolare del punto dall’equatore variabile da 0° a 90°, positivamente nell’emisfero nord, negativamente nell’altro.Periodo
Tempo per percorrere lo spazio tra le estremità dell’onda sonora, esso è costante nel tempo indipendentemente dall’ampiezza.m = massa del corpo
k = costante elastica
Forza di Coriolis
Forza apparente provocata dalla rotazione antioraria della terra sui corpi in movimento. Rispetto a un osservatore solidale con la superficie terrestre, che guardi nella stessa direzione e nello stesso verso del corpo che si muove, i corpi appariranno deflettere verso destra nell’emisfero boreale (nord) e a sinistra nell’emisfero australe (sud).Fc = – 2 m ω ^ v
Fc = forza di Coriolis
ω = velocità angolare del sistema rotante
v = la velocità del punto
m = massa del punto
Velocità angolare del piano di rotazione del pendolo
ωap = ωaT sin Lat
Lat = latitudine del luogo di osservazione
ωaT = velocità angolare della Terra
Periodo di rotazione del piano del pendolo
Tp = 24h / sin Lat
Angolo di rotazione in un giorno del piano del pendolo
Ap = 360 sin Lat
POSIZIONI GEOGRAFICHE
Polo Nord e Sud
Ai poli ωap = ωaT, per cui il piano del pendolo compie un giro completo in un giorno siderale, ovvero la Terra ruota in un giorno, mentre il piano del pendolo si mantiene fisso. Qui si ha l’effetto di rotazione del piano di oscillazione più evidente.
Equatore
In questo caso l’oscillazione è perpendicolare all’asse di rotazione terrestre, per cui non c’è nessuna rotazione del piano di oscillazione del pendolo.
sin 0 = 0
Latitudine Lat
In questo caso il piano di oscillazione ruota lentamente in senso opposto a quello della Terra e cioè: in senso orario nell’emisfero boreale ed in senso antiorario nell’emisfero australe.La causa di tutto ciò è la forza di Coriolis associata alla rotazione della Terra, applicata in un intervallo di tempo abbastanza lungo. Naturalmente valgono le formule sovrascritte riferite a ωaT, Tp e Ap.

VETRO: formatura

La fase successiva alla fusione è la formatura, eseguita in diverse modalità, quando il vetro è ancora fluido e si trova in un campo di temperatura nel quale assume viscosità tale da poter essere lavorato e da conservare la forma impartita, senza alterazioni. Questo intervallo di temperatura rappresenta l’intervallo di lavorabilità e varia in funzione della composizione del vetro.
Vetro PIANO
è utilizzato nei mezzi di trasporto e nell’edilizia.

• Stiratura verticale
  Consiste nel sollevare da una massa fusa di vetro un velo di sufficiente plasticità da poter essere innalzato evitando il restringimento laterale. Il vetro, ridotto a forma di nastro continuo, viene spinto a sollevarsi attraverso una fessura orizzontale, ricavata in un blocco refrattario mantenuto sommerso nel vetro fuso, e quindi viene fatto passare attraverso due serie di rulli.
  Si producono fogli continui con spessore di 0,1-1mm e larghezza di 2,5 m.
  Queste lastre presentano delle imperfezioni e difetti di planarità.
• Laminazione
  Il vetro fuso scorre attraverso rulli di acciaio internamente raffreddati, dando luogo ad un nastro continuo di dimensioni L_max = 4m e s_min = 1mm. La finitura è realizzata in superficie, dopo il raffreddamento della massa, tramite mole abrasive che levigano ambedue le facce. Nei vetri laminati è possibile includere reticoli d’acciaio (vetri retinati) oppure vetri stampati (uno dei rulli porta l’incisione del disegno da riprodurre).
• Float Glass
  La produzione delle lastre tramite laminazione è stata sostituita dal processo float.
  La pasta vitrea, proveniente dal crogiolo alla temperatura di 1100 °C, assume forma piana in un forno a tunnel la cui base è formata da un letto di 7cm di stagno fuso. Il vetro che a questa temperatura è molto viscoso e lo stagno, che invece è molto fluido, non si mischiano. Nel tunnel l’aria è condizionata ed è debolmente riducente (contiene azoto e idrogeno), in modo da non ossidare lo stagno. Il vetro viene quindi fatto galleggiare (float) sullo stagno. Lo stagno leviga la superficie inferiore del vetro per diretto contatto, mentre la parte superiore si appiattisce per gravità essendo ancora allo stato semifuso. Lo spessore del nastro di vetro float è dato dalla velocità di rotazione dei rulli top, situati ai bordi della vasca: basse velocità comportano una stesura del vetro liquido di maggiore spessore, viceversa alte velocità ed un aumento della pressione delle saracinesche poste all’inizio del bagno, comportano lastre di minore spessore.
  Alla fine di questa fase il vetro è semisolido alla temperatura di 600°C, segue il raffreddamento in un tunnel, il taglio trasversale (6m circa) ed eventuale taglio longitudinale per rimuovere le tracce del rullo. In questo vetro diventa superflua la fase di lucidatura.
  
  

Vetro STRATIFICATO
Esso consiste nella sovrapposizione di due o più fogli di vetro, alternando questi strati con degli intercalari riempiti in materiale termoplastico (PVB), che agisce come adesivo e separatore tra le lastre di vetro, modificandone le prestazioni meccaniche, termiche ed acustiche.
Processo

• lavaggio ed asciugatura delle lastre di vetro da laminare, al fine di favorire la massima adesione
• stesura dei fogli di PVB tra le lastre di vetro in funzione della tipologia di prodotto desiderata, all’interno di un ambiente climatizzato, per mezzo di un ponte automatico
• asportazione con macchinari di taglio automatici delle eccedenze di PVB rispetto alla dimensione finale della lastra
• preriscaldo a 30°C all’interno di un forno della lastra multistrato e calandratura per favorire l’eliminazione dell’aria presente tra il PVB e le lastre di vetro
• riscaldamento a 60° in un secondo forno, per completare il processo di deaerazione ed attivare le proprietà adesive del PVB
• calandratura della lastra multistrato per completare la sigillatura ai bordi ed impedire l’entrata di aria. Il sottovuoto totale fra gli strati è necessario affinché si realizzi un prodotto perfetto.
• ciclo in autoclave composto da 5 fasi: pressurizzazione, riscaldamento, mantenimento, raffreddamento, depressurizzazione.

Il risultato finale è un vetro che quando va in frantumi, non esplode dividendosi in frammenti e schegge, ma forma delle ragnatele.
Vetro STAMPATO

• per colata
  Tipo di lavorazione in cui gli stampi, che possono essere di gesso, di refrattario o di ghisa, sono riempiti tramite gravità.
• per centrifugazione
  Si versa il vetro fuso in uno stampo che viene fatto ruotare velocemente attorno all’asse di rivoluzione, la forza centrifuga agevola l’adesione della massa vetrosa allo stampo.
  Si ottengono in questo modo pezzi di forma assialsimmetrica; nel caso di pezzi cavi non serve impiegare anime per la realizzazione della cavità interna.
• per compressione
  il vetro, allo stato di sufficiente plasticità, viene immesso in uno stampo metallico caldo nel quale è poi abbassato un controstampo. Questo fa aderire il vetro allo stampo stesso.Gli stampi sono progettati in modo che il pezzo venga estratto facilmente, sono fatti in leghe per alte temperature e permettono velocità di raffreddamento più elevate.Il controstampo spinge il vetro ad occupare tutto lo spazio, determinando così lo spessore e la forma dell’oggetto.
  Sistema utilizzato per la realizzazione di prodotti di discreto spessore.

Vetro CAVO

Tipico di tutti i contenitori ed in particolar modo, delle bottiglie.

• Soffiatura libera
  Metodo antico in cui l’operaio immerge una canna da soffio nel crogiolo contenente il vetro fuso e, soffiando, trasforma il vetro in globo al quale far assumere spessore e forma diversi, avvalendosi di appropriati movimenti e di utensili come pinze e spatole.
  È utilizzata per la creazione di pezzi d’arte o per i vetri di laboratorio.
• Soffiatura nello stampo
  Il vetro passa dal bacino di fusione a una camera in refrattario nella quale viene mantenuto a temperatura costante e da cui cadono per gravità gocce calibrate che vengono poi soffiate o pressate.
  La pasta vetrosa viene inserita in uno stampo e soffiata con un getto di aria compressa, in tal modo il vetro si gonfia ed aderisce allo stampo, prendendo la sua forma. Talvolta si può usare un secondo stampo per fare un secondo soffiaggio meccanico ed ottenere un affinamento della forma. Una volta formato l’oggetto viene raffreddato e lo stampo aperto per il prelievo dell’oggetto finito.
• Presso-soffio
  Una goccia di vetro fuso (1000-1200°C) è posto in un primo stampo, in cui si forgia una preforma (parison), grazie alla pressatura da parte di un pistone; segue l’acquisizione della struttura finale tramite un secondo stampo ed all’insufflazione di aria.
  Tecnica impiegata per contenitori dalla apertura larga (in genere maggiore di 35 mm).
• soffio-soffio
  Il processo è sempre svolto grazie a due stampi, ma facendo solo uso di aria compressa a circa 200 bar. Questa è la tecnica più utilizzata, a livello industriale, per contenitori dalla piccola imboccatura (bottiglie). La temperatura del vetro nel secondo stampo è di circa 450-500 °C e si ha dunque una rapidissima variazione termica che crea forti tensioni al contenitore di vetro; esse vengono annullate ricorrendo alla ricottura, mediante un riscaldamento per alcuni sec. a circa 500°C.

PENDENZA ed INCLINAZIONE

PENDENZA
Condizione di ciò che è inclinato rispetto alla direzione verticale.
La pendenza viene misurata dal rapporto percentuale fra il dislivello di due suoi punti e la proiezione orizzontale del tratto corrispondente.Una pendenza del 10% corrisponde a:
10% = 10/100 * 100
INCLINAZIONE
Posizione obliqua di una retta rispetto ad un piano di riferimento orizzontale o verticale.
L’inclinazione viene misurata dalla tangente trigonometrica dell’angolo che la retta inclinata forma con l’asse orizzontale.tgα = h/d
Ad esempio una pendenza del 100% corrisponde a un’inclinazione di 45°
h = 100; d = 100
p = 100/100 * 100 = 100%
tg45° = 100/100 = 1