Innovazione tecnologica: il traino dello sviluppo industriale

Stimoli Diego L’innovazione tecnologica come traino dell’industria moderna Tesina d’esame

PREFAZIONE

In questa tesina si è voluto approfondire lo sviluppo del settore industriale e

tecnologico che nel corso della storia ha fatto assumere sempre più un ruolo

fondamentale alle industrie. Ho ritenuto interessante sviluppare questo argomento in

quanto mi ha permesso di conoscere le origini della tecnologia attuale, sviluppando e

argomenti trattati in classe in quest’ultimo anno scolastico,

collegando e apprezzarne

sempre più i risultati derivati dalla sua applicazione nella vita moderna.

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STATISTICA

RICERCA OPERATIVA

EVOLUZIONE STORICA DELLA RICERCA OPERATIVA

Il termine ricerca operativa (R.O.) comparve nel 1939 in Gran Bretagna durante la seconda

guerra mondiale, in quanto in ambiente militare si accrebbero notevolmente i problemi

relativi all'amministrazione, alle informazioni e all'addestramento. Per dare una risposta a

questi problemi vennero organizzati gruppi di scienziati, raggruppati in unità speciali,

all'interno delle forze armate britanniche. Tali gruppi erano costituiti da matematici, fisici e

ingegneri chiamati ad assistere i capi militari nell'impiego delle nuove tecnologie. Uno dei

primi problemi analizzati fu il seguente: si trattava di regolare convenientemente la spoletta

a tempo impiegata per le bombe di profondità usate dagli aerei per colpire i sommergibili. Il

comando della Royal Air Force britannica aveva deciso di regolare le spolette in modo tale

che esplodessero a 30 metri di profondità, in quanto si riteneva che il sommergibile, dopo

essersi accorto dell'aereo, potesse inabissarsi sino a tale profondità. All'atto pratico i risultati

furono piuttosto deludenti e gli scienziati furono incaricati di analizzare matematicamente

come risolvere il problema. Dopo un notevole numero di esperimenti che simulavano il

combattimento reale, stabilirono che il bombardiere aveva una probabilità minima di

dirigere con precisione la bomba se il sommergibile si immergeva così rapidamente; vi

erano invece maggiori probabilità di centrare il bersaglio quando il sommergibile rimaneva

vicino alla superficie. Gli scienziati conclusero che le probabilità di colpire il bersaglio

erano molto maggiori se la spoletta veniva regolata in modo che la bomba scoppiasse

appena sotto la superficie dell'acqua, perché solamente quando il sommergibile non era

completamente immerso vi era la possibilità di avere una mira relativamente precisa.

Utilizzando questa nuova regolazione delle spolette venne raddoppiato il numero dei

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sommergibili distrutti. Dopo i successi ottenuti nel caso esposto, furono impiegati altri

gruppi di scienziati per le necessità della guerra.

Appena apparvero gli evidenti successi dei ricercatori, altre nazioni alleate organizzarono

gruppi simili e poiché i problemi assegnati a tali gruppi erano, in sostanza, operazioni

militari, questo lavoro divenne noto come ricerca operativa. Dopo la guerra molti degli

scienziati un tempo attivi nei gruppi di ricerca operativa militari, si dispersero nei settori

civili dell'industria e del commercio e volsero la loro attenzione alle possibilità di applicare

le tecniche, sperimentate in ambiente militare, a problemi civili. Altri scienziati tornarono

alle università e concentrarono i loro sforzi nel fornire solide fondamenta scientifiche alle

tecniche sviluppate in precedenza, oppure a svilupparne di nuove. Nel settore dei servizi si

ebbero alcuni notevoli impieghi di queste tecniche già dall'inizio della loro diffusione

(vedasi ad esempio il lavoro sul controllo del traffico del porto di New York condotto nel

1950), ma le applicazioni in grande scala apparvero solamente dopo la metà degli anni '60.

Attualmente le industrie riconoscono che la ricerca operativa può essere utile per migliorare

la loro produttività. Questo dimostra la sempre maggiore diffusione della R.O., che dalle

iniziali applicazioni militari, si è ormai estesa in tutte le attività. Si può indubbiamente

affermare che la R.O. ha beneficiato delle potenzialità dei grandi calcolatori, contribuendo

essa stessa al loro sviluppo. Negli Stati Uniti, per servire i bisogni professionali dei

numerosi scienziati impiegati nell'area della R.O., venne fondata nel 1952, la prima

associazione di Ricerca Operativa, la Operations Research of America (O.R.S.A.). In

seguito sorsero associazioni analoghe in tutti i Paesi industrializzati; in Italia è operante

l'A.I.R.O. (Associazione Italiana di Ricerca Operativa). La ricerca operativa può essere

considerata l'applicazione del metodo scientifico a problemi che implicano il controllo di

sistemi organizzati (uomo-macchina), al fine di fornire soluzioni che meglio servono gli

scopi dell'organizzazione nel suo insieme.

Oggigiorno la R.O. ha raggiunto una diffusione vastissima e le industrie hanno subìto una

forte espansione. Un altro fondamentale campo dove le industrie hanno tratto maggior

successo per la loro evoluzione è la comunicazione, sbocciata mediante le fibre ottiche.

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ELETTRONICA

LE FIBRE OTTICHE COSTITUZIONE

Le fibre ottiche sono costituite da filamenti trasparenti

atti al trasporto della luce. A livello strutturale, sono

formate da due strati cilindrici concentrici di materiale

vetroso o polimerico: lo strato più interno è detto nucleo,

mentre quello più esterno costituisce il mantello.

Struttura:

- una parte interna detta nucleo (core)

- una parte esterna detta mantello (cladding)

- un rivestimento primario che serve a ridurre la

dispersione e a separare tra loro le fibre ottiche

per confinare la luce all’interno del core

Core e cladding hanno indici di rifrazione diversi

grazie al fenomeno della riflessione totale. Dato che il nucleo e il mantello hanno indici di

rifrazione diversi (la rifrazione è il parametro che misura il rallentamento della luce nel

passare dal vuoto a uno specifico materiale), il raggio iniziale si divide in due raggi distinti:

un raggio rifratto e un raggio riflesso. Il raggio rifratto entra nel mantello della ,

fibra ottica

mentre quello riflesso tende ad essere respinto e continua il suo percorso di propagazione

nel nucleo. È possibile osservare che il raggio riflesso forma un angolo (B) identico a quello

(A) formato dal raggio incidente, mentre il raggio rifratto si propaga con un angolo (Ɣ)

diverso da quello dell’onda incidente. L’angolo di propagazione dell’onda rifratta può

essere misurato tramite la legge di Snell:

sin A/sin Ɣ = n2/n1

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dove n1 e n2 sono, rispettivamente, gli indici di rifrazione del nucleo e del mantello.

L’angolo di propagazione dell’onda rifratta nel mantello varia a seconda di quello formato

dall’onda incidente: se n1>n2, maggiore è l’angolo dell’onda incidente, maggiore è l’angolo

associato al raggio rifratto. In particolare, l’angolo di incidenza corrispondente a un angolo

di rifrazione di 90° viene detto angolo limite. Nel caso in cui l’angolo di incidenza superi

l’angolo limite, si assiste al fenomeno della “riflessione totale”: il raggio rifratto nel

mantello scompare completamente e l’unico raggio presente in fibra risulta quello

viaggiante attraverso il nucleo. In questa situazione le prestazioni della fibra sono

massimizzate e si riduce notevolmente la perdita di informazione ottica dovuta alla

dispersione nel mantello. Lavorando con fenomeni fisici ad elevatissima frequenza con le

fibre ottiche sarebbero idealmente possibili velocità di trasmissione molto elevate. In

pratica, però, intervengono dei fattori fisici che limitano la banda di trasmissione possibile

in una fibra ottica.

 Dispersione modale: fenomeno dovuto al fatto che il raggio luminoso non viaggia

all'interno della fibra secondo un cammino prefissato, ma secondo un numero finito di

modi (derivanti dalla legge di Snell). Vi saranno modi attraverso i quali il raggio arriva

più velocemente a destinazione, altri che invece lo fanno arrivare più tardi (il primo caso

limite è il modo che percorre la fibra ottica completamente dritto; il secondo caso limite

è il raggio che entra nella fibra con angolo uguale all'angolo limite di accettazione, e

deve quindi eseguire un numero molto alto di riflessioni. Ovviamente, un percorso del

tutto dritto è più veloce di un percorso a zig-zag). Nel caso del percorso a zig-zag, la

forma del segnale originario viene dilatata nel tempo, e se la frequenza è troppo alta può

arrivare a confondersi con l'impulso seguente, impedendo dunque di leggere il segnale

originario

 Dispersione cromatica: fenomeno dovuto al fatto che la luce pura trasmessa nella fibra si

compone in realtà di fasci di luce di colore diverso, con lunghezza d'onda e velocità di

attraversamento diverse. Si ha lo stesso problema visto sopra: può capitare che il fascio

luminoso più veloce si confonda con il fascio luminoso più lento dell'impulso inviato

precedentemente, rendendo impossibile la decodifica del segnale originario.

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USO DELLE FIBRE OTTICHE NELLE TELECOMUNICAZIONI

Le fibre ottiche sono oggi una realtà affermata ed un componente essenziale nell'industria

delle telecomunicazioni e delle relative comunicazioni ottiche, ancora in corso di ulteriore

evoluzione tecnologica. Basti pensare infatti che tutte le dorsali principali della rete

telefonica e di Internet, compresi i collegamenti intercontinentali sottomarini, sono già in

fibra ottica.

I principali vantaggi delle fibre rispetto ai cavi in rame nelle telecomunicazioni sono:

 bassa attenuazione, che rende possibile la trasmissione su lunga distanza senza ripetitori;

 grande capacità di trasporto di informazione o velocità di trasmissione grazie

all'ampissima capacità di banda e alla bassa attenuazione del segnale utile;

 immunità da interferenze elettromagnetiche;

 assenza di diafonia;

 alta resistenza elettrica, quindi è possibile usare fibre vicino ad equipaggiamenti ad alto

potenziale;

 peso e ingombro modesto;

 bassa potenza contenuta nei segnali;

 ottima resistenza a condizioni climatiche avverse;

Un cavo di fibra ottica è più piccolo e leggero di un filo o cavo coassiale con simili capacità

di canale. È più facile da maneggiare e da installare. Il cavo in fibra ottica è ideale per le

comunicazioni sicure in quanto è molto difficile da intercettare e altrettanto facile da

monitorare.

L’evoluzione di cui abbiamo parlato finora ha avuto inizio circa un centinaio di anni fa, con

quella che è stata chiamata la Seconda Rivoluzione Industriale.

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STORIA

LA SECONDA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE IN ITALIA (1850 - 1914)

Il primo modello

prodotto dalla

“Società Anonima

Fabbrica

Italiana

Automobili

fondata

Torino”,

nel 1899

metà dell’Ottocento l’Europa

Nella seconda occidentale estese e consolidò la propria

presenza nel mondo. Il suo prestigio si fondava sulla superiorità nel campo scientifico

e tecnologico e sulla potenza industriale, rafforzato in seguito alla scoperta di nuove fonti di

e l’elettricità, all’utilizzo di nuovi sistemi di

energia, come il petrolio comunicazione e

di trasporto. Intanto le grandi potenze europee portavano a termine le conquiste coloniali,

soprattutto in Africa, spinte dal desiderio di procurarsi nuovi mercati di vendita per i

prodotti nazionali e di accaparrarsi materie prime e risorse energetiche a basso costo. A

questo prodigioso sviluppo industriale è stato dato il nome di Seconda rivoluzione

industriale. In Europa, nel periodo tra il 1850 ed il 1914, si assistette ad una serie di

cambiamenti importanti, che mutarono la vita del continente. Le innovazioni non furono