Tesina terza media nuove tecnologie

fu uno dei maggiori scienziati che si occupò in maggiori argomenti : però la sua fama mondiale deriva dalla

teoria della relatività,

sua teoria che avrebbe rivoluzionato la scienza del ventesimo secolo.

Rifugiatosi in America per le persecuzioni razziali da parte di Hitler lavorò su questa teoria che fu in seguito

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applicata nella bomba atomica : E= mc .

2

E = mc

E’ L’equazione fisica da lui scoperta che stabilisce l’equivalenza materiale tra

l’energia(E) e la massa (m) di un sistema fisico, e fu la formula piu famosa al mondo.

Essa in poche parole, significa che la materia si può trasformare in energia. La lettera

c indica invece il valore della velocità della luce (300.000 km/s) e stabilisce con la

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potenza di c (c ) che per calcolare l’energia ottenibile da una certa quantità di

materia si deve moltiplicare il valore della massa per due volte la velocità della luce.

Quindi si può ottenere moltissima energia da pochi grammi di materia.

Grazie a questa formula, gli americani potettero ideare la Bomba Atomica. Essa si basa sulla reazione a

1

catena di fissione nucleare . Quando un neutrone libero colpisce un nucleo di uranio o di plutonio viene -

catturato dal nucleo per un tempo breve rendendolo un composto instabile. Infatti esso si spezza entro 10

12 secondi in due o più nuclei di elementi più leggeri, liberando due o tre neutroni e circa l’uno percento

della sua massa viene convertita in energia sottoforma di fotoni ed energia cinetica, per un totale di 200

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Mev . I neutroni liberati dal processo possono urtare altri nuclei fissili presenti e quindi si fissionano

liberandone ulteriori e propagando la reazione a catena in tutta la massa materiale. Quando furono

liberate le due

bombe si creò un

fungo enorme nel

cielo e milioni di

morti vi furono

per tutto il campo

dell’esplosione. In

seguito vi furono altre migliaia di morti per le radiazioni emanate dalle due bombe : Little Boy (Hiroshima) e

Fat Man (Nagasaki).

1 Il fenomeno fisico per cui il nucleo atomico di certi elementi con massa atomica superiore a 230 si può dividere

(fissione) in due o più nuclei di elementi piu leggeri quando viene colpito da un neutrone libero. La fissione si può

innescare in forma massicia, cioè come reazione a catena, ovvero se i nuclei fissili sono tanto numerosi e vicini fra loro

da rendere probabile l’ulteriore collisione dei neutroni liberati con nuovi nuclei fissili.

2 eV)

Mega-eV. Multiplo dell’unità di misura dell’energia usata (elettronvolt in ambito atomico che definisce l’energia

cinetica acquistata da un elettrone libero quando è accelerato da una differenza di potenziale elettrico di 1 volt nel

vuoto.

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Durante la Lotta d’Inghilterra nel ’41, i servizi segreti britannici riuscirono ad impadronirsi, tramite missioni

di sabotaggio, di un marchingegno che sarà molto utile per la guerra : Enigma.

Enigma

Questo strumento era una macchina in grado di

crittografare e decifrare i messaggi, ed era

elettro-meccanica.

Fu sviluppata da Arthur Scherbius a partire dal

1918 per poi sviluppare altre versioni, ma tutte si

ispiravano al disco cifrante di Leon Battista

Alberti.

Inizialmente era destinata al commercio ma poi

fu stata utilizzata dalle forze tedesche durante la

guerra e il periodo nazista.

Potenziata e migliorata, un gruppo d’esperti però

la riuscì a violare. Però essa fornì durante la

guerra importantissime informazioni alle forze

alleate.

Infatti quando gli inglesi se ne impadronirono,

quando i tedeschi la impiegavano per la codifica

dei messaggi segreti e per impartire ordini alle

forze armate, essi riuscirono ad anticipare le

mosse della germania nazista. Infatti i tedeschi

ritenevano questo strumento molto sicuro ed ignoravano che una delle loro macchine fosse caduta in mano

al nemico : ci misero più di un anno a capire che erano costantemente spiati.

Questa macchina fu usata anche dalla flotta italiana contro quella inglese durante le guerre nel

Mediterraneo.

Essa era composta da due tastiere : una sopra e una sotto.

La tastiera inferiore era una vera e propria tastiera di immissione lettere, invece quella superiore, serviva

per ottenere il messaggio cifrato / decifrato.

Chi la usava, prima di scrivere il messaggio doveva prendere i tre rotori da usare per quel dato giorno, poi

inserirli nella macchina con un ordine specifico, regolarli con la data di quel giorno e configurare le spine di

scambio lettere.

Il funzionamento era semplice : Quando l’operatore riceveva il messaggio scritto, quando premeva una

effettiva lettera sulla tastiera inferiore, sulla tastiera superiore appariva la corrispondente lettera cifrata il

quale messaggio criptato in seguito veniva consegnato al marconista che lo trasmetteva via radio o via filo.

Mentre per la decifrazione si procedeva analogamente : l’operatore riceveva il messaggio criptato, lo

batteva sulla tastiera e riceveva le lettere decifrate.

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In seguito, come già detta prima, una equipe di esperti cercò di decifrarla : furono i polacchi. Essi dopo la

violazione di quest’ultima, ne progettarono un’altra chiamata BOMBA.

Dopo l’invasione della polonia però, il progetto fu trasferito in mani inglesi e con l’aiuto di grandi

matematici come Alan Turing, la riprogettarono e idearono diverse chiavi per decifrare i messaggi Tedeschi.

Nel 1944 si ebbe una svolta : si ideò il primo elaboratore, Colossus.

Colossus : Il primo grande elaboratore a corrente

Colossus, così chiamato per le sue grandi dimensioni, fu il primo computer elettronico programmabile nella

storia dell’informatica. Ideato dagli Inglesi nella Seconda Guerra Mondiale, allo scopo di decriptare i

messaggi tedeschi inviati per proteggere la corrispondenza di Adolf Hitler con i suoi capi di stato maggiore.

Esso fu il successore della Bomba, precedentemente ideata dai Polacchi. Ottenne il primato per l’uso delle

valvole termoioniche, allora mai usate in un elaboratore, anziché dei relè.

Lo scopo della costruzione di questa macchina era, come detto prima, di decifrare i messaggi codificati con

la cifratrice-trasmettitrice Lorenz SZ 40/42.

Essa comparava due flussi di dati effettuando operazioni booleane (ovvero con due sole verità, espressi con

i valori 0 falso e 1 vero) : il primo flusso era il messaggio da decifrare mentre il secondo era generato dalla

macchina per individuare la chiave di codifica effettuando delle prove e confrontando i risultati. Se una

simulazione dimostrava un grado di accuratezza superiore ad una specificata soglia, il risultato veniva

stampato tramite una macchina da scrivere elettrica.

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In seguito questa macchina fu distrutta insieme ai suoi progetti relativi, ma poi ricostruita nel 2007

funzionante nel National Museum of Computing, a

Bletchley Park.

Componenti

Questa macchina possedeva al suo interno delle

Valvole Termoioniche, fin allora usate solo come

amplificatori. Esse ne erano 1500 e furono in grado

di aumentare la potenza di calcolo notevolmente.

Valvole Termoioniche

Le valvole termoioniche o tubo a vuoto sono state

le prime componenti elettronici “attive” realizzate

dall’uomo. Attive, nel senso che , grazie ad una

fonte esterna di energia, fornisce in uscita un

segnale di potenza ampliato.

Il loro funzionamento era molto semplice :

la corrente passa fra i due elettrodi , chiamati anodo e

catodo. A seconda della tensione cui sono posti fra loro e a

seconda della tensione cui sono poste alcune parti

metalliche frapposte ai due, il catodo, terminale negativo,

emette elettroni per effetto termoionico, cioè per

riscaldamento. Per questo il flusso di corrente è dovuto agli

elettroni e non agli ioni, per questo vengono chiamate

valvole termoelettriche.

In pratica, l’elemento che faceva funzionare questo grande

elaboratore, era la corrente elettrica.

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L’elettricità , la motrice di tutto

Dal primo elaboratore in poi, si andò sempre migliorando questi apparecchi elettronici. Ma l’elemento

principale che consente tutt’ora di avanzare nel campo dell’informatica e correlati è l’energia elettrica.

L’energia Elettrica

Cenni storici

I primi studi sull’elettricità furono dei greci. Talete (600 a.C. ) studiò le proprietà elettriche dell’ambra,

resina fossile che se viene sfregata attrae altri pezzetti di materia. Il nome di questo appunto era electron in

greco, nome da cui deriva appunto la parola elettricità. I greci compresero che l’ambra attraeva oggetti

leggeri come i capelli e ripetendo lo strofinio si dava origine a scintille.

Una prima descrizione dell’elettricità ce la da Platone nel 360 d.C. , ovvero l’elettricità del Timeo :

<<Si spiegano così lo scorrere delle acque, la caduta dei fulmini, e la meravigliosa forza d’attrazione

dell’ambra e della calamita : in nessuno di tutti questi oggetti vi è la forza attraente, ma poiché il vuoto non

c’è, questi corpi si respingono in giro l’uno con l’altro, e separandosi e congiungendosi, cambiano di posto,

e vanno ciascuno nella propria sede. >>

L’elettricità

Ma cos’è in realtà l’elettricità?

Con il termine elettricità si fa riferimento genericamente a tutti i fenomeni fisici su

scala macroscopica che coinvolgono una delle interazioni fondamentali, la forza

elettromagnetica, con particolare riferimento all’elettrostatica. Microscopicamente,

questi fenomeni sono collegati all’interazione tra particelle cariche su scala

molecolare : i protoni nel nucleo di atomi o molecole ionizzate, e gli elettroni. Gli

effetti macroscopici di queste interazioni sono le correnti elettriche e l’attrazione o

repulsione di corpi elettricamente carichi.

L’elettricità è presente in ogni corpo.

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Infatti, strofinandoli i corpi acquistano una nuova proprietà, detta stato elettrico, per la quale risultano

carichi di elettricità ovvero hanno una carica elettrica. Di cariche elettriche ne esistono due tipi : Carica

positiva, rappresentata con il segno +; Carica negativa, rappresentata con il segno – .La carica positiva si

manifesta per esempio nel vetro, tramite strofinio; mentre quella negativa si manifesta nell’ebanite. I corpi

con uguale carica elettrica si respingono mentre se differenti si attraggono.

Ma quando un corpo ha una carica positiva o negativa?

Un corpo ha una carica positiva quando possiede un eccesso di cariche positive, mentre negativo quando

possiede cariche negative in eccesso. Il Campo Elettrico

Riprendendo il discorso dell’attrazione e della repulsione

delle cariche elettriche, possiamo chiederci perché accade

tutto ciò.

La carica elettrica è la proprietà che ha una particella di

deformare lo spazio intorno a sé, in modo tale che una

qualsiasi altra particella risenta di questa deformazione e ne

venga attirata o respinta.

Einstein, fece un ipotesi su questa spiegazione : immaginando

di avere un telo di nylon elastico poggiandoci su di esso una

pesante biglia, a causa del peso, vedremo il telo curvarsi. Se

un’altra biglia viene messa vicino a questa deformazione del

telo, essa tenderà a cadere nella buca formata dalla prima biglia, come attirata da essa. In poche parole, il

telo è lo spazio che ci circonda e le biglie sono le cariche elettriche.

Questa deformazione viene chiamata campo elettrico definito scientificamente così:

Il campo elettrico è lo spazio entro il quale una carica elettrica fa sentire la propria

azione su altre cariche eventualmente poste nelle sue vicinanze.

Nel campo elettrico, come nella foto, si possono vedere delle linee di forza che sono i percorsi preferenziali

seguiti dalle particelle elettriche attratte o respinte all’interno del campo elettrico.

Conduttori e Isolanti

Le cariche di cui abbiamo parlato, sono cariche che si accumulano nel corpo elettrizzato (cariche

elettrostatiche) e tendono a riequilibrarsi, quindi a tornare alla parità di cariche negative e positive, facendo

riacquisire al corpo lo stato neutro.