Materia: Matematica
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Archimede Archimede (Siracusa 287-212 a.C.), matematico e fisico greco. Fu uno dei più grandi studiosi di matematica dell’antichità, si interessò di diversi settori della fisica e fu un geniale inventore. Studiò ad Alessandria d’Egitto, dove fu forse allievo di Euclide. I risultati dei suoi studi delle aree e dei volumi di figure piane e solide anticiparono molti dei contenuti della moderna geometria: ad esempio, determinò l’area della superficie sferica e dimostrò che il volume di una sfera è pari a due terzi del volume del cilindro a essa circoscritto. In un trattato di statica, definì la posizione del baricentro di diverse figure solide e diede una chiara spiegazione del principio di funzionamento della leva. Sono probabilmente da attribuire ad Archimede l’invenzione della puleggia composta e della coclea, o vite di Archimede, usata per il sollevamento dell’acqua. Nell’ambito dell’idrostatica, egli enunciò il celebre principio (detto, appunto, principio di Archimede) secondo il quale un corpo immerso in un fluido è sottoposto a una spinta verso l’alto, d’intensità pari al peso del volume di fluido spostato, applicata nel centro di gravità del corpo. Si racconta che egli compì questa scoperta immergendosi nella vasca da bagno, osservando che l’acqua spostata dal suo corpo traboccava dalla vasca. Archimede trascorse la maggior parte della sua vita in Sicilia, a Siracusa e nei dintorni, dedicandosi interamente alla ricerca e agli esperimenti. Benché non possedesse alcuna carica pubblica, cooperò attivamente alla difesa della città, soprattutto durante l’attacco da parte dei romani, durante la seconda guerra punica. A lui si devono numerosi geniali dispositivi meccanici utilizzati dai soldati e macchine da guerra: tra queste sono da citare la catapulta e un sistema di specchi (”specchi ustori”), probabilmente leggendario, usato per concentrare i raggi solari sulle navi degli invasori e incendiarle. Archimede fu ucciso da un soldato romano durante il sacco di Siracusa, mentre era assorto nei calcoli: si narra che il soldato lo trafisse poiché non ricevette risposta alle numerose ingiunzioni di seguirlo. Sono giunte fino a noi svariate opere di matematica e meccanica, tra le quali: Sui corpi galleggianti, L’Arenario, Sulla misura del cerchio, Delle spirali, Della sfera e del cilindro, tutte testimonianze del rigore e della creatività del pensiero del matematico ()
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Materia: Filosofia
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Isaac Newton Lo scienziato inglese più noto, secondo alcuni la più geniale mente di tutti i tempi, nacque nel Lincolnshire da una famiglia di agricoltori. La sua fama è legata ai suoi numerosissimi contributi scientifici in tantissimi campi della fisica e della matematica. Da ragazzo studiò a Cambridge dove conobbe il pensiero di Aristotele, ma fu ben presto attratto dagli scritti di Cartesio , Gassendi , Boyle, Galileo , Keplero . Ancora giovane iniziò ad elaborare le proprie idee partendo dai fondamenti di quello che oggi viene conosciuto come calcolo differenziale, della cui scoperta Newton divide il merito con G.W. Leibniz . Chiamato da Newton ‘calcolo delle flussioni’ esso ha rappresentato un punto cruciale nell’evoluzione della matematica, sintetizzando alcune delle disorganiche conoscenze del passato ma soprattutto mettendo a disposizione degli scienziati alcuni tra i più potenti metodi di calcolo e di analisi matematica. Nell’opera intitolata ‘Optics’ Newton passa ad occuparsi di fisica, in particolare delle proprietà della luce. E’ sua l’invenzione del prisma trasparente che permette di scomporre la luce bianca nei colori dell’iride, così come pure quella del telescopio a riflessione. Egli abbraccia una teoria corpuscolare della luce, in contrasto con la teoria ondulatoria di R.Hooke. Passò poi ad occuparsi di meccanica celeste, cioè del moto delle stelle e dei pianeti, e partendo dalle tre leggi di Keplero giunse alla scoperta e alla formulazione della legge di gravitazione universale, valida cioè per tutti i corpi, dalla Luna alle stelle alla famosa mela. E’ nell’opera di Newton che giungono a pieno compimento le idee di Copernico e Galileo . In meccanica Newton diede contributi essenziali, come la precisa enunciazione dei tre principi fondamentali che ancor oggi sono alla base di questa disciplina. A conclusione delle sue grandi scoperte pubblicò la sua opera fondamentale, scritta in latino essa si intitola ‘Philosophiae naturalis principia mathematica’ [§]. Nei Principia, che sono a giudizio di molti il più grande lavoro scientifico di tutti i tempi, egli enuncia chiaramente le sue concezioni relativamente allo spazio e al tempo che sono per Newton ‘assoluti’ e senza riferimento ad alcunchè di esterno. Nella sua concezione compare anche il concetto di etere, come supporto della forza gravitazionale. Con l’applicazione delle leggi scoperte Newton fu in grado di spiegare una serie vastissima di fenomeni, come il moto delle comete, le eclissi, le perturbazioni nel moto dei pianeti, la caduta dei corpi, il funzionamento del pendolo, la balistica e molti altri ancora. Per i suoi meriti scientifici fu per lunghi anni presidente della Royal Society e, primo scienziato al mondo, ricevette la nomina a Cavaliere dalla Regina Anna [§]. Sir Isaac Newton è considerato uno dei padri della scienza moderna, ma è una personalità molto complessa, dedita fra l’altro anche a ricerche ,magiche ed alchemiche Insieme a Copernico, Keplero e Galileo, Sir Isaac Newton è considerato il padre della moderna scienza: la sua importanza è così rilevante che il poeta neoclassico Alexander Pope scrisse questo epitaffio: La Natura e le sue leggi erano celate nell’oscurità Dio disse: “Sia Newton!”, e tutto fu Luca. . Nonostante questo ruolo predominante, quella di Newton è una figura estremamente complessa e multiforme: dietro l’uomo apparentemente umile si nasconde un implacabile arrivista, una persona capace di perseguitare un rivale - Leibniz - anche dopo la morte, dietro lo scienziato de ()
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Materia: Fisica
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Materia: Fisica
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Materia: Matematica
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Isaac Newton (1642-1727) Lo scienziato inglese più noto, secondo alcuni la più geniale mente di tutti i tempi, nacque nel Lincolnshire da una famiglia di agricoltori. La sua fama è legata ai suoi numerosissimi contributi scientifici in tantissimi campi della fisica e della matematica. Da ragazzo studiò a Cambridge dove conobbe il pensiero di Aristotele, ma fu ben presto attratto dagli scritti di Descartes, Gassendi, Boyle, Galileo, Kepler [§]. Ancora giovane iniziò ad elaborare le proprie idee partendo dai fondamenti di quello che oggi viene conosciuto come calcolo differenziale, della cui scoperta Newton divide il merito con G.W.Leibniz. Chiamato da Newton ‘calcolo delle flussioni’ esso ha rappresentato un punto cruciale nell’evoluzione della matematica, sintetizzando alcune delle disorganiche conoscenze del passato ma soprattutto mettendo a disposizione degli scienziati alcuni tra i più potenti metodi di calcolo e di analisi matematica. Nell’opera intitolata ‘Optics’ Newton passa ad occuparsi di fisica, in particolare delle proprietà della luce. E’ sua l’invenzione del prisma trasparente che permette di scomporre la luce bianca nei colori dell’iride, così come pure quella del telescopio a riflessione. Egli abbraccia una teoria corpuscolare della luce, in contrasto con la teoria ondulatoria di R.Hooke. Passò poi ad occuparsi di meccanica celeste, cioè del moto delle stelle e dei pianeti, e partendo dalle tre leggi di Keplero giunse alla scoperta e alla formulazione della legge di gravitazione universale, valida cioè per tutti i corpi, dalla Luna alle stelle alla famosa mela. E’ nell’opera di Newton che giungono a pieno compimento le idee di Copernico e Galileo. In meccanica Newton diede contributi essenziali, come la precisa enunciazione dei tre principi fondamentali che ancor oggi sono alla base di questa disciplina. A conclusione delle sue grandi scoperte pubblicò la sua opera fondamentale, scritta in latino essa si intitola ‘Philosophiae naturalis principia mathematica’ [§]. Nei Principia, che sono a giudizio di molti il più grande lavoro scientifico di tutti i tempi, egli enuncia chiaramente le sue concezioni relativamente allo spazio e al tempo che sono per Newton ‘assoluti’ e senza riferimento ad alcunchè di esterno. Nella sua concezione compare anche il concetto di etere, come supporto della forza gravitazionale. Con l’applicazione delle leggi scoperte Newton fu in grado di spiegare una serie vastissima di fenomeni, come il moto delle comete, le eclissi, le perturbazioni nel moto dei pianeti, la caduta dei corpi, il funzionamento del pendolo, la balistica e molti altri ancora. Per i suoi meriti scientifici fu per lunghi anni presidente della Royal Society e, primo scienziato al mondo, ricevette la nomina a Cavaliere dalla Regina Anna. ()
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Materia: Fisica
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Albert Einstein (1879-1955) Albert Einstein è stato, secondo il giudizio di molti, la più brillante mente scientifica del XX secolo e ancor oggi rappresenta, nell’immaginario collettivo, il prototipo dello scienziato moderno, sempre rivolto all’esplorazione di nuove idee, alla ricerca di nuove frontiere della conoscenza, in un continuo sforzo creativo di razionalizzazione del mondo fisico e di analisi critica dei fenomeni. Egli nacque in Germania da una famiglia di religione ebraica ma fu in realtà un cosmopolita, viaggiando molto per il mondo e divenendo prima cittadino svizzero e poi statunitense. Negli Stati Uniti emigrò nel 1933, costretto dalle persecuzioni razziali del nazismo allora emergente in Germania, finendo per stabilirsi all’università di Princeton. I suoi primi contribuiti scientifici di rilievo risalgono al 1905, quando lavorava all’ufficio brevetti di Berna. Tra gli altri sono di questo periodo la prima memoria sui quanti di luce e il lavoro sulla ‘elettrodinamica dei corpi in moto’. In tale lavoro egli inizia una rivoluzionaria opera di revisione critica della meccanica e dell’elettrodinamica classica che imposterà su basi scientifiche e filosofiche del tutto nuove. La teoria della relatività verrà poi da lui completata con l’altro lavoro fondamentale del 1916, ‘I fondamenti della teoria della relatività generale’. La conferma sperimentale delle nuove idee, avutasi nel 1919 con la spedizione di A.S.Eddington, portarono ad Einstein, già apprezzato e stimato nella comunità scientifica, una universale notorietà ed una fama gloriosa, finendo egli per divenire il simbolo stesso della scienza moderna. Oltre a numerosissimi riconoscimenti, gli fu conferito il premio Nobel per la fisica nel 1921. Dopo il completamento della teoria della relatività si occupò per lunghi anni dei problemi della nascente meccanica quantistica dedicandosi poi, negli ultimi anni della sua vita, alla ricerca di una teoria unificata dei campi, che purtroppo rimase incompiuta e che rappresenta ancor oggi una delle sfide irrisolte della fisica. Oltre che grande scienziato Einstein fu anche filosofo e intellettuale impegnato. Benchè avesse avuto una parte non trascurabile nella costruzione della prima bomba atomica, come dimostrato dalla lettera a Roosevelt del 1939, si battè con costanza per il disarmo nucleare. Fu anche energicamente attivo nella difesa delle libertà politiche e dei diritti civili dei cittadini, negli Stati Uniti come negli altri paesi. generale. ()
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Materia: Matematica
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Bernoulli, Jakob Bernoulli, Jakob (Basilea 1655-1705) matematico, fisico e astronomo svizzero, membro di una famiglia originaria delle Fiandre, trasferitasi a Basilea nel 1583, che diede i natali a insigni matematici. Dopo essersi occupato di fisica e astronomia negli anni giovanili (formulando tra l’altro l’ipotesi errata che le comete fossero satelliti di un pianeta remoto), a partire dal 1682 JaKob Bernoulli si dedicò interamente agli studi matematici. Dal 1687 fino alla morte occupò la cattedra universitaria di matematica a Basilea, dove nel 1682 aveva fondato il Collegium experimentale physicomechanicum, cattedra che, subito dopo la sua morte, venne assegnata al fratello Johann. Bernoulli deve la sua fama innanzitutto alla prima importante opera sulla teoria delle probabilità, il trattato Ars conjectandi, pubblicato postumo dal nipote Nicholaus nel 1713, che contiene il celebre teorema, noto come legge dei grandi numeri. In base a esso, se E è un evento e p è la probabilità (costante) di successo, cioè la probabilità del verificarsi di E in una prova, allora la frequenza relativa dei successi su n prove indipendenti eseguite converge in probabilità a p’, cioè se il numero n delle prove effettuate è sufficientemente grande, è quasi certo che la frequenza relativa dei successi nelle n prove differirà assai poco dalla probabilità di successo nella singola prova. Bernoulli, che suggerì a Leibniz il nome, poi universalmente adottato, di calcolo integrale (vedi analisi) per quello che il grande filosofo tedesco aveva chiamato calculus summatorius, ebbe un importante ruolo anche nello sviluppo del calcolo differenziale, proponendo contributi nuovi e originali tra i quali il metodo di integrazione per l’equazione differenziale del tipo y’ = p(y) = q(y)a, dove a è diverso da 1 e p e q sono funzioni date, nota come equazione di Bernoulli. Insieme al fratello Johann e a Newton, Jakob Bernoulli è da considerare tra i fondatori del calcolo delle variazioni, per aver proposto, nel 1696, il problema degli isoperimetri (figure aventi perimetri di uguale lunghezza), e per averne pubblicato cinque anni dopo una soluzione divenuta classica. ()
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Materia: Fisica
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La temperatura come parametro chiave La formula approssimata che viene utilizzata in pratica (su indicazione della legge 615/66) per il calcolo delle sezioni dei camini, è molto grossolana perché è figlia di numerose semplificazioni, tutte inserite nella costante “K”. Inoltre, nasconde completamente il parametro fondamentale che governa l’effetto camino: la temperatura dei fumi all’interno della canna fumaria. La forza motrice del camino è originata, infatti, dall’espansione dei gas per effetto dell’innalzamento di temperatura. Le formule e invece, pur essendo approssimate, evidenziano chiaramente che: - In assenza di riscaldamento ( ) non vi è effetto camino ( t = 0 ) . - A camino freddo il tiraggio è nullo, la macchina termica camino è spenta. PS Q = portata di gas; S = sezione del camino; P = potenza del focolare; N = costante di proporzionalità; H = altezza del camino; C = numero fisso; F = numero fisso; = differenza di temperatura dei fumi; K = coefficiente; ()
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Materia: Fisica
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La modulazione. La trasmissione telefonica FDM come molte altri tipi di trasmissione (sia via etere che via cavo ) adopera un tipo di modulazione. Si parla in genere di modulazione di ampiezza,frequenza e fase, (che rappresentano i principali tipi di modulazione) ma che cosa si intende per modulazione in genere? La modulazione consiste nel modificare le caratteristiche di un segnale detto portante in funzione di un segnale detto modulante. La forma d’onda che si ottiene è detta segnale modulato. Scopi della modulazione 1. Per adattare i segnali al mezzo trasmissivo 2. Per adattare i segnali ai circuiti di rice - trasmissione 3. Per distinguere i vari segnali Ci sono due tecniche di modulazione: · MODULAZIONE ANALOGICA · MODULAZIONE DIGITALE I principali tipi di modulazione a mio giudizio sono la modulazione di AMPIEZZA , e la modulazione di FREQUENZA. Infatti queste due tecniche vengono riutilizzate (in alcuni casi) negli altri tipi di modulazione sia analogica che digitale. Modulatori fm I modulatori FM sono dispositivi utilizzati per generare un segnale modulato in frequenza. Essi possono essere di due tipi: · modulatori diretti · modulatori indiretti Modulatori diretti Nei modulatori diretti un segnale modulato in frequenza è ottenuto controllando direttamente la frequenza della portante tramite il segnale della modulante. Modulatori indiretti Nei modulatori indiretti un segnale un segnale modulato in frequenza è ottenuto agendo indirettament sulla frequenza della portante. I modulatori am I modulatori AM sono dispositivi utilizzati per generare un segnale modulato in ampiezza. Essi possono essere di due tipi : · A DIODO (o a triodo) · A TRANSISTOR ()
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Materia: Fisica
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Materia: Filosofia
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La fisica e la cosmogonia La fisica epicurea é , infatti , caratterizzata dal risalire , mediante ragionamento , da ciò che é evidente ai sensi a principi che tali non sono , ossia gli atomi e il vuoto . Epicuro riprende per lo più questi concetti da Democrito e ritiene che un numero infinito di corpi indivisibili , che si muovono entro il vuoto infinito , é ciò che può spiegare il mondo fisico quale appare ai nostri sensi . Egli inferisce questa tesi a partire dall’esperienza , la quale ci attesta che nulla può nascere dal nulla e nulla può finire nel nulla , altrimenti il tutto si sarebbe dissolto col tempo : di qui si giunge alla conclusione che l’universo é sempre stato e sempre sarà quale é ora . D’altra parte , é evidente ai sensi che i corpi dotati esistono e sono dotati , sicché possiamo inferirne l’esistenza del vuoto , che non é di per sé evidente e contro alla quale aveva già dimostrato Melisso . Infatti se il vuoto non esiste , non può esistere il movimento ; ma il movimento esiste , e tutti possiamo vederlo , dunque esiste anche per forza il vuoto . I corpi , a loro volta , sono suscettibili di disgregazione , ma poiché nulla scompare nel nulla , ciò significa che essi sono composti di entità che permangono indistruttibili : queste entità sono gli atomi . Gli atomi sono di forme innumerevoli , ma non sono dotati di qualità come colore , temperatura e così via . Per Democrito gli atomi , probabilmente , non avevano peso , nè esisteva una direzione privilegiata del loro movimento . Epicuro , invece , attribuisce peso agli atomi , forse in base alla tesi che un corpo privo di peso non é in grado di muoversi . Nell’universo infinito non ci sono un centro , un alto , un basso assoluti : ma per Epicuro si può parlare di un alto e basso relativi ed é appunto verso il basso che gli atomi si muovono grazie al loro peso . Ma se gli atomi si muovono verso il basso verso linee parallele , come é possibile la formazione di corpi ? In queste condizioni , infatti , gli atomi non potrebbero incontrarsi e dare luogo ad aggregazioni . I testi conservatrici di Epicuro non rispondono a questo interrogativo , ma , secondo Lucrezio , Epicuro avrebbe introdotto a questo proposito la dottrina del clinamen o declinazione . Attraverso di essa , egli attribuiva agli atomi anche una tendenza a deviare casualmente dal loro moto perpendicolare verso il basso . In tal modo , gli eventi , e in particolare le aggregazioni tra atomi che danno luogo alla formazione dei corpi composti , perdono ogni carattere di necessità . Riprendeva la dottrina democritea dell’atomismo e dell’infinità : però Democrito diceva che gli atomi si muovevano con moti corpuscolari , Epicuro invece si serve dei concetti di alto e basso , sebbene nell’infinito essi non esistano : gli atomi cadono dall’alto verso il basso ( immaginiamoci una specie di pioggia di atomi ) : ma se andasse così , a rigore , il mondo non potrebbe generarsi perchè gli atomi non potrebbero mai scontrarsi tra loro e cadrebbero verso il basso all’infinito : quindi Epicuro introduce questa teoria della deviazione o klinamen secondo la quale gli atomi avrebbero deviazioni tali da consentir loro di scontrarsi e di creare il mondo . E’ una sorta di correzione del meccanicismo , ossia del mondo visto come grande macchina dove il semplice sbattere d’ali di una farfalla ha il suo spessore . Il klinamen é imprevedibile e questo stona con il meccanicismo . La fisica epicurea , quindi , oltre a non essere farina del suo sacco ( non a caso Cicerone dice ” in physicis totus est alienus ” , ossia sottolinea come Epicuro sia totalmente dipendente da altri ” fisici ” , e sop ()
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Materia: Fisica
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Funzionamento a regime Le condizioni di regime si raggiungono solo quando le pareti interne della canna fumaria si portano ad una temperatura prossima a quella dei fumi in transito ed il tiraggio raggiunge il suo valore massimo. In queste condizioni, la velocità e la portata di fumi nella canna fumaria raggiungono il loro valore massimo. Nel caso del focolare verticale, con cappa, il sistema può essere schematizzato con due motori termici in serie. A regime, anche la quantità di aria falsa aspirata dalla cappa, che si miscela con i fumi provenienti dal focolare, raggiunge il suo valore massimo. Nel caso del focolare orizzontale, in assenza di cappa , varia notevolmente il rapporto aria/combustibile, perché l’aumento di tiraggio provoca l’ingresso di una maggior quantità di aria attraverso il focolare, portando la combustione in eccesso d’aria. Questa raggiunge il suo valore massimo a regime. Il fenomeno può essere attenuato inserendo un regolatore di tiraggio alla base del camino, che consente un ingresso di aria terziaria, a valle del focolare, senza disturbare e raffreddare la zona di combustione. ()
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Materia: Fisica
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1855 Henry Bessemer brevetta il metodo per fabbricare l’acciaio L’inventore inglese (1813-1898) inventa il convertitore che prenderà il suo nome e che per la prima volta permette di realizzare acciaio in grande quantità e a basso costo, rivoluzionando l’industria metallurgica che proprio in questi anni sta vivendo il suo momento d’oro con le applicazioni del motore a vapore (Newcomen), della ferrovia (Stephenson), dei battelli a motore(Fulton). Fino a questo momento l’acciaio ( lega di ferro con una percentuale di carbonio inferiore all’ 1,8) veniva prodotto con molta difficoltà per assicurare una decente resistenza, poichè risultava non omogeneo. Il convertitore di Bessemer, attraverso l’insufflazione di aria calda e vapore acqueo, riesce finalmente a far ottenere acciaio resistente e a basso costo. ()
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Materia: Fisica
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Materia: Matematica
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David Hilbert (1862-1943) Matematico tedesco di Konigsberg in Prussia, studiò e lavorò in Germania, in particolare a Gottingen, pur viaggiando molto per il mondo. Oltre a contributi nei campi della teoria dei numeri algebrici, analisi funzionale, diversi argomenti di fisica matematica, calcolo delle variazioni, è noto per un’opera fondamentale di geometria: ‘Grundlagen der Geometrie’ [§]. In essa egli rifonda in maniera rigorosa tutta la geometria basandosi sul metodo assiomatico. Tale lavoro fu prezioso perchè, anche se il metodo deduttivo era stato applicato sin dai tempi di Euclide, le sistemazioni logiche della geometria risultavano fino ad allora incomplete, contenendo molte assunzioni tacite, molte definizioni prive di significato o tautologiche e diversi difetti dal punto di vista logico e formale. In particolare la sistemazione di Hilbert prevede tre concetti primitivi, sei relazioni indefinite e ventuno assiomi da cui dedurre tutte le proprietà degli enti geometrici. Fu nel complesso una delle figure più influenti del suo tempo e in suo onore vengono oggi chiamati ’spazi di Hilbert’ gli spazi ad infinite dimensioni. Famose sono rimaste le ventitre ‘questioni’, cioè problemi non risolti, che lasciò in eredità ai matematici moderni e che hanno stimolato alcuni importanti sviluppi del pensiero matematico del XX secolo. ()
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Materia: Fisica
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Assonometria obliqua (cavaliera) Caratteristica della proiezione cavaliera e che tutte le linee e superfici di un oggetto, che sia parallelo al piano verticale di proiezione, sono proiettate verticalmente con le loro vere dimensioni, cioè non distorte. Gli assi assonometrici sono disposti come segue: x’ è orizzontale, y’ forma un angolo di 45° con l’orizzontale e le dimensioni parallele a questo asse sono dimezzate e z’ è verticale. Non c’è riduzione di dimensioni lungo gli assi x’ e z’. Si può mettere l’oggetto da rappresentare in diverse posizione rispetto agli assi, ma si comprende come sia preferibile disporlo in modo che le parti piane più complicate, come cerchi, archi di cerchio e simili, giacciano su piani paralleli al piano verticale di proiezione. In questo modo la costruzione viene ad essere semplificata poiché questi elementi sono proiettati con le loro vere dimensioni, analogamente ad una proiezione ortogonale (proiezione frontale). Fra le posizione occupate dal cilindro di fig.15a e 15c è da preferirsi quest’ultima poiché i cerchi non vengono distorti. fig.15 Le proiezioni frontali dei solidi geometrici sono costruite analogamente alle proiezioni dimetriche. Costruiamo la proiezione frontale di un cilindro (fig.15a). Per prima si disegna la base che è un’ellisse e quindi gli elementi estremi. Si ricordi che i segmenti retti paralleli agli assi di proiezione mantengono il loro parallelismo anche nei confronti degli assi nelle proiezioni frontali. Per completare il cilindro si disegna la seconda base. ()
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Materia: Fisica
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Hermann Minkowski (1864-1909) Matematico di origine russa studiò e lavorò in Germania, finendo per stabilirsi a Gottingen. Si occupò principalmente delle proprietà delle forme quadratiche e di questioni di geometria algebrica. E’ noto soprattutto per i suoi contributi matematici alla teoria della relatività, dove introdusse lo spazio-tempo quadridimensionale, con l’uso di quadrivettori e di tensori; tale nuova elegante impostazione semplificò molto la teoria facilitando notevolmente i suoi successivi sviluppi. ()
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Materia: Fisica
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Le onde elettromagnetiche e le loro proprietà. Lo spettro elettromagnetico Le radiazioni elettromagnetiche sono onde prodotte dall’oscillazione o dall’accelerazione di cariche elettriche, cioè si producono a seguito di una variazione che dura nel tempo di un campo elettrico dal valore E1 al valore E2 o magnetico dal valore B1 al valore B2 (che sono tra loro ortogonali e che perciò attribuiscono la proprietà di onde trasversali alle onde elettromagnetiche) in un punto; constano di una componente elettrica e di una magnetica e costituiscono il cosiddetto spettro elettromagnetico. Ordinate in base alla frequenza, da quelle ad alta frequenza, e quindi a piccola lunghezza d’onda, a quelle a bassa frequenza, esse sono raggi gamma, raggi X duri e molli (più e meno energetici rispettivamente), radiazione ultravioletta, luce visibile, radiazione infrarossa, microonde, e onde radio. 1. I raggi g non posseggono nè carica nè massa, quindi la loro emissione non comporta un cambiamento delle proprietà chimiche dell’atomo, ma solo la perdita di una determinata quantità di energia sotto forma di radiazione e sono dotati di un elevato potere penetrante. La loro emissione è la compensazione allo stato instabile cui perviene il nucleo con l’emissione di particelle alfa e beta. I raggi gamma e in alcuni casi possono attraversare parecchi centimetri di piombo prima di subire un sensibile rallentamento. Trovano applicazione pratica nel campo medico dove, per esempio, sono impiegati per attaccare e distruggere cellule di origine tumorale. 2. Il I raggi X o RÖntgen si producono ogni qualvolta un fascio di particelle catodiche di elevata energia viene bruscamente arrestato dalla materia (anticatodo). Il meccanismo di produzione dei raggi X deriva da due cause distinte che danno origine ad uno spettro di emissione di alta frequenza, formato da uno spettro continuo e da alcune righe sovrapposte, dipendenti dalla natura della materia interposta nel fascio catodico, chiamato spettro caratteristico. La comparsa di queste righe si spiega ammettendo che gli elettroni primari, quando hanno raggiunto una sufficiente energia, espellono dall’ anticatodo alcuni elettronidelle prbite più interne. L’elettrone espulso si sposterà in un livello in cui manca qualche elettrone o sarà totalmente espulso. Tutto, naturalmente, dipende dall’ energia trasferita dall’elettrone primario all’atomo. Trovano largo uso nella diagnostica medica ad esempio pe r ottenere radiografie della struttura ossea. 3. La radiazione ultravioletta (UV), invisibile all’occhio umano, presente anche nella radiazione solare, può essere prodotta artificialmente mediante scariche elettriche in un gas rarefatto; tali onde sono prodotte da atomi, da molecole e nelle scariche elettriche; dallo studio dell’ interazione UV- materia si ricavano notevoli informazioni sulla struttura atomica di questa. 4. La luce consiste sostanzialmente di rapidissime oscillazioni del campo elettromagnetico, in un particolare intervallo di frequenze che possono essere rivelate dall’occhio umano, e che costituiscono il cosiddetto campo del visibile. Essa viene generata dalla diseccitazione di elettroni, atomi e molecole. I diversi colori della luce corrispondono alle diverse frequenze di vibrazione del campo elettromagnetico, che sono comprese tra circa 4,82 X 1014 vibrazioni al secondo (hertz) per la luce rossa, e circa 7,69 X1014 vibrazioni al secondo per quella violetta. Le diverse lunghezze d’onda della radiazione visibile vengono comunemente chiamate colori e suddivise come indicato di seguito. Colore l, m f, Hz violetto 3,90 - 4,55 10 -7 7,67 - 6,59 10 14 blu 4,55 - 4,92 10 -7 6,59 - 6,10 10 14 verde 4,92- 5,77 10 -7 6,10 - 5,20 10 14 giallo 5,77 - 5,97 10 -7 5,20 - 5,03 10 14 arancio 5,97 - 6,22 10 -7 5,03 - 4,82 10 14 rosso 6,22 - 7,80 10 -7 4,82 - 3,84 10 14 Lo spettro della luce visibile si definisce generalmente in termini di lung ()
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Materia: Fisica
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Il Punto di Rugiada Con il termine “punto di rugiada” si vuole indicare a quale temperatura inizia a condensare il vapore d’acqua contenuto nei fumi a causa del loro progressivo raffreddamento lungo i condotti di evacuazione. Il punto di rugiada non è fisso; varia in funzione del tipo di combustibile impiegato, con la percentuale di anidride carbonica contenuta nei fumi e quindi dell’accesso d’aria fornito dal bruciatore.Analizzando la seguente tabella si può conoscere a quale valore di temperatura si verifica il punto di rugiada, o meglio, il valore di temperatura al di sotto della quale il vapore acqueo contenuto nei fumi di una caldaia a gas inizia a condensare. GAS METANO Temperatura di rugiada °C 1 25 2 33 3 39 4 43 5 46 6 49 7 52 8 54 9 56 10 58 11 60 Come si è detto in precedenza il punto di rugiada dipende anche dall’eccesso d’aria fornito alla combustione, proprio perché eccesso d’aria e contenuto di nei fumi sono in stretta relazione; infatti aumentando l’eccesso d’aria diminuisce la percentuale di anidride carbonica nei fumi ed anche il valore della temperatura di rugiada. Dal diagramma si può notare che con un eccesso d’aria del 25a temperatura di rugiada per il metano è di circa 10°C superiore a quella del gasolio (55°C anziché 45°C); ciò significa che con una temperatura superiore del punto di rugiada si hanno maggiori probabilità di scendere al di sotto di tale temperatura e pertanto di dar luogo all’insorgere di formazione di condensa. Se cerchiamo di immaginare ogni qualvolta si attiva un impianto termico composto da una caldaia a gas con un tipo di funzionamento acceso-spento, tarato alla potenza ridotta, con il condotto fumi allacciato ad una canna fumaria non coibentata e magari in conglomerato cementizio, possiamo notare che una tale combinazione di circostanze negative e sfavorevoli ha come conseguenza un tiraggio precario abbondanti formazioni di condensa, in quanto la canna fumaria non giunge mai ad un regime permanente di temperatura e la temperatura dei fumi sarà per molto tempo e per molte volte inferiore alla temperatura di rugiada, prima che gli stessi fuoriescano dalla sommità della canna. Inoltre bisogna tenere presente che oltre una maggiore temperatura fumi, nelle caldaie utilizzanti gasolio si è soliti fornire un maggior eccesso d’aria alla combustione, pertanto il fenomeno della condensa è meno probabile rispetto alle caldaie utilizzanti combustibili gassosi. La non conoscenza di queste particolarità ha fatto sì che venissero allacciate caldaie a gas, in sostituzione di vecchie caldaie a gasolio, alla medesima canna fumaria esistente: sicuramente sovradimensionata, di notevole massa, probabilmente con la parte interna non impermeabile e spesso non isolata termicamente. La normativa prescrive che la temperatura dei fumi debba essere sempre superiore di almeno 20°C rispetto alla temperatura di rugiada, anche quando la caldaia funziona alla temperatura ridotta o alla potenza minima modulata. Così facendo si favorisce un buon funzionamento e quindi una maggiore durata del generatore evitando anche gravi situazioni di pericolo oltre che di danni alle strutture.Infatti la condensa che si forma lungo i condotti fumari è di natura acida con valori di pH pari a 3.5÷3.6 e quindi corrosiva. Quando la formazione di condensa è notevole può giungere dalla canna fumaria, tramite i condotti, anche alla caldaia e provocare corrosioni sia sulla cappa che sullo scambiatore, che nel tempo ed in assenza di regolare manutenzione può arrivare ad intasarsi con il pericolo che parte dei gas combusti fuoriescano in ambiente anziché oltre la sommità del tetto. ()
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Materia: Fisica
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1876 Nikolaus Otto realizza il motore a scoppio a quattro tempi Nasce il motore a scoppio moderno. Dopo il geniale e sfortunato tentativo di Barsanti e Matteucci, l’ingegnere tedesco (1832-1891)realizza il primo motore a scoppio a quattro tempi (aspirazione, compressione, scoppio e scarico), base per tutti i successivi sviluppi in questo campo. Il principio del motore a quattro tempi era già stato brevettato il 16 gennaio 1861 dal francese Alphonse Beau De Rochas (1815-1891), ma questo prevedeva l’accensione della miscela per compressione e non dall’esterno. Il motore di Otto, monocilindrico e a gas, è adibito a installazioni fisse e in poco tempo avrà un grande successo: ne saranno costruiti in pochi anni 35000 esemplari, con potenze fino a 600CV. Saranno poi Daimler e Benz a sviluppare un motore leggero e potente, in grado di essere applicato sulle automobili. ()
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