Home Ambasciatori della Festa di Scienza e Filosofia Applicazione della fisica della quotidianità

Applicazione della fisica della quotidianità

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Probabilmente pur senza accorgersene, oggi siamo circondati dalla fisica nella nostra quotidianità; in ospedale, a casa, nelle città e anche nelle piste sciistiche.
Analizziamo alcuni casi e situazioni in cui la fisica è protagonista:
LA SUPERCONDUTTIVITÀ: “La superconduttività è un fenomeno fisico che comporta resistenza elettrica nulla ed espulsione del campo magnetico, esso avviene in alcuni materiali al di sotto di una caratteristica temperatura critica.” Ciitazione di fonte enciclopedica.
La superconduttività avviene dunque con specifici metalli che raggiungono una temperatura critica e fu scoperta nel 1911 da Heike Kamerlingh Onnes, fisico olandese, premio Nobel per la fisica nel 1913, che esegui ricerche sulla temperatura vicine allo zero assoluto, notando come in alcuni conduttori metallici la resistenza diventasse nulla in prossimità dello zero assoluto, facendo così trasformare il metallo in un superconduttore.
A più di cento anni dalla sua scoperta, per cosa è usata la superconduttività?
Solitamente è usata per le bobine dei magneti, dato che i cavi superconduttori sono di dimensioni ridotte, risparmiando così peso e consumo di energie ottenendo una stessa intensità di campo magnetico rispetto ad un conduttore.
La risonanza magnetica anche fa uso di supercondittività.
I treni MagLev, a levitazione magnetica, fanno uso di superconduttività, e solitamente i superconduttori sono raffredati fino a circa 20K (Kelvin). I MagLev sono presenti principalmente in Germania, Regno Unito, Giappone, Cina e USA.
FISICA IN CUCINA: Anche in cucina la fisica non manca, anzi potrebbe definirsi quasi la protagonista in questo campo, dato che il cibo in qualche modo dovrà cucinarsi…
Per esempio, il caffè è una bevanda quasi irrinunciabile, almeno qui in Italia, dopo i pasti principali, a colazione o anche per passare un momento di relax a casa o al bar con gli amici; ma come viene preparato?
Il modo più semplice, prima dell’avvento delle macchine per caffè, era l’utilizzo della moka.
La moka fu inventata da Alfonso Bialetti nel 1933 e dal 1946 è prodotta su scala industriale.
Eppure per una cosa all’apparenza così semplice come preparare il caffè, i fisici hanno pubblicato la prima analisi del funzionamento della moka solo 2007, dopo oltre 60 anni.
Bene, ma come funziona la moka?
Innanzitutto servono gli ingredienti: Caffè e acqua vanno dentro gli appositi filtri all’interno della moka, che poi va scaldata con la fiammella del forno.
Il metallo della moka, riscaldandosi avvia la preparazione della bevanda, l’aria all’interno, per via delle leggi fisiche dei gas, aumenta il suo volume e di conseguenza la pressione e inizia a spingere verso l’alto l’acqua che va ad “infilarsi” nel filtro dove si trova la polverina del caffè e inizia a scioglierla. Aumentando la temperatura, il liquido continua a salire fino alla sua fuoriuscita dal beccuccio che si trova nella camera alta della moka. A questo punto il caffè è pronto per essere versato nella tazzina.
FISICA NEGLI SPORT: Ovviamente anche gli sport sono basati su principi FISICI, oltre che sulle doti FISICHE degli atleti.
Analizziamo ad esempio lo sci, uno dei più antichi mezzi di trasporto che ha poi dato vita alle molteplici discipline invernali che conosciamo oggi.
Non si ha una data certa dell’ invenzione dello sci, alcuni ritrovamenti sono di circa 2500 anni fa. I primi esperti di sci furono i Lapponi che indossavano uno sci lungo e sottile simile a quello moderno moderno sul piede destro e nel sinistro, invece, uno più corto con sotto una pelle di foca che utilizzavano per darsi la spinta.
Il movimento degli sci si ottiene tramite la regola del parallelogramma e altre leggi fisiche:
-)Gravità: il moto di un corpo sottoposto alla gravità terrestre ha un’accellerazione di g = 9,8 m/s2 .
-)Cinematica: studia il movimento dei corpi nello spazio in rapporto al tempo: Velocità=Spazio/Tempo
-)Dinamica: nello sci la dinamica spiega come mai gli sciatori hanno le gambe molto robuste, infatti essi devono le forze centrifughe ad ogni curva.
La forza centripete è il principio della dinamica che serve a mantenere un corpo su una traiettoria non rettilinea.
Le forze di attrito radente agiscono parallelamente alle superfici di contatto di due corpi solidi che scivolano senza rotolare uno sull’altro, e sono sempre diretti in modo di ostacolare il moto relativo delle superfici a contatto.
-)Pressione: è il rapporto tra una forza e la superficie su cui agisce. Nello sci si può riassumere con le seguenti immagini:

La risultante è sempre perpendicolare alla base, quindi se lo sci è piatto la pressione va su tutta la superficie di appoggio, mentre se lo sci è sullo spigolo, aumenta molto a causa della minore superficie (come si vede nella freccia verde più grande, nel disegno a lato).
Nel momento in cui si eccede nel movimento laterale, la forza risultante (quella indicata dalla freccia grossa) non cade più sullo sci, ma è spostata all’ interno: in questo modo la pressione sullo sci non c’è più, e si cade a causa della classica “internata”.
Anche le varie cadute nello sci hanno a che vedere con i vari principi sopracitati.
Bene, questi erano solo alcuni esempi di come siamo a contatto ogni giorno con il mondo della fisica, senza neanche farci caso.