Tesina terza media sulle Innovazioni

Scuola Media Statale M. Pich

Gabriele Quaranta

Classe III C

Anno scolastico 2012/2013

Tesi multidisciplinare licenza media

50 giorni da orsacchiotto

Nole, 27 giugno 2013 1Indice

1 Indice

2 LA LAMPADINA....................................................................................................1

3 LA RADIAZIONE ELETTROMAGNETICA.....................................................4

4 IL RILIEVO CON IL LASER SCANNER 3D.....................................................5

5 IL RILIEVO NELL'ARTE.....................................................................................7

6 ANTROPOLOGIA................................................................................................11

7 LA RICOSTRUZIONE FACCIALE...................................................................14

8 KENYA...................................................................................................................17

9 EVOLUZIONISMO..............................................................................................20

10 ISLAS GALAPAGOS.........................................................................................20

11 IL NAZISMO.......................................................................................................22

12 THE BEATLES...................................................................................................26

13 L'AMICO RITROVATO....................................................................................30

14 LA VISITA MEDICO-SPORTIVA....................................................................30

15 INDICE DELLE IMMAGINI............................................................................30

16 INDICE DELLE IMMAGINI DELLA PRESNTAZIONE.............................33

2

2La lampadina

2 La lampadina

All'inizio del XIX secolo, il gas illuminante divenne di uso comune per

l'illuminazione delle città. Le lampade a gas erano di tre tipi: con bruciatore di

Argand; con bruciatore a coda di pesce, in cui il gas scaturiva da una fessura o da una

coppia di fori, generando una fiamma sottile; e a gas a incandescenza, in cui la

fiamma di gas riscaldava al calor bianco una cappa di rete di ossido di torio.

Una lampada a gas piuttosto comune, specialmente nelle zone agricole, era la lampada

portatile ad acetilene, costituita da due serbatoi sovrapposti, contenenti acqua (quello

superiore) e carburo di calcio (quello inferiore): dalla reazione chimica, che si

innescava a mano a mano che l'acqua, cadendo a gocce, veniva in contatto con il

carburo, si sviluppava il gas, che usciva da un beccuccio e produceva una fiamma

bianca e brillante. Il flusso di acetilene si controllava semplicemente regolando il

gocciolamento dell'acqua.

Sul finire del secolo XIX tutte le forme di illuminazione a combustibile lasciarono

spazio alle lampade elettriche a incandescenza e a fluorescenza. Tuttavia in alcune

zone rurali, non ancora raggiunte dalla rete di distribuzione dell'energia elettrica, si

usano ancora lampade e lanterne (ossia lampade protette, e quindi trasportabili) a

petrolio o a cappa incandescente. Tali lanterne sono state anche di uso comune nei

campeggi, fino all'avvento dei GPL (gas di petrolio liquefatti) in bombolette portatili.

La lampada a incandescenza è una sorgente luminosa in cui la luce viene prodotta dal

riscaldamento (fino a circa 2700 K) di un filamento di tungsteno attraverso cui passa

la corrente elettrica.

Durante il funzionamento il tungsteno sublima, e il filamento diventa sempre più

sottile, fino a spezzarsi dopo circa 1000 ore di funzionamento. Oltre che in calore

l'energia elettrica viene convertita in luce, in una misura intorno al 10%; quindi si può

affermare che circa il 90% del consumo elettrico si disperde come calore.

Nelle lampadine moderne il bulbo di vetro non è vuoto ma contiene un gas inerte a

bassa pressione, di solito Argon, più raramente Kripton. Quest'ultimo consente una

resa superiore del 10% circa a parità di potenza. Questi gas riducono i rischi di

implosione e prolungano la vita del filamento. Inoltre la presenza del gas

Argon/Kripton riduce l'annerimento del bulbo dovuto al deposito del tungsteno che

sublima. 3

2La lampadina

Al momento dell’accensione della lampada, poiché il filamento è freddo e la sua

resistenza è bassa, si determina un picco di assorbimento della durata di pochi decimi

di secondo e del valore di 10-12 volte la corrente a regime.

La lampadina viene classificata attraverso due parametri: tensione (volt) e potenza

assorbita (watt); ed anche attraverso la forma del suo bulbo ( goccia, oliva..)

Nel 1878 Thomas Alva Edison riuscì a costruirne un modello sufficientemente

durevole. Nel 1860 Joseph Wilson Swan aveva già costruito una simile lampadina che

perfezionò fino al 1878; divenne partner di Edison. Poco prima della sua morte

Heinrich Goebel riuscì a far valere i propri diritti d’inventore che furono poi acquistati

da Edison dalla vedova di Heinrich impoverita.

Era costituita da un bulbo di vetro in cui era stato praticato il vuoto, al cui interno era

contenuto un filo di cotone carbonizzato attraversato da corrente elettrica. Bisogna

dire che molti inventori stavano lavorando all'idea, tra i quali il torinese Alessandro

Cruto. Il problema dei primi modelli era la rapida distruzione del filamento.

Nel 1903 l'americano William David Coolidge introduce l'uso del filamento di

tungsteno, tuttora impiegato. L'uso di conduttori metallici con bassa resistenza

elettrica a temperatura ambiente sfrutta l'effetto Joule per ottenere uno spettro di

radiazione, approssimabile ad uno spettro di corpo nero, abbastanza ricco di

componenti visibili.

Nel 1962 Nick Holonyak Jr. brevetta il primo semiconduttore fotoemittente LED

visibile, che viene commercializzato 6 anni più tardi nella versione microlampada di

colore rosso. Lungo i successivi 30 anni diverranno man mano disponibili LED di

tutte le colorazioni, a partire dal 2000 saranno disponibili LED bianchi a media ed alta

intensità luminosa, proposti come sostitutivi a basso consumo delle lampade ad

incandescenza. Il 2 settembre 2009 L'Unione europea bandisce la produzione di

lampadine ad incandescenza pari o superiori a 100 W e di tutte quelle a bulbo

smerigliato, a vantaggio di quelle a basso consumo; nel settembre 2010 L'Unione

europea bandisce la produzione di lampadine ad incandescenza di potenza pari o

superiore a 75 W; nel settembre 2011 L'Unione europea bandisce la produzione di

lampadine ad incandescenza di potenza pari o superiore a 60 W; infine nel settembre

2012 L'Unione europea bandisce la produzione di tutte le lampadine ad incandescenza

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2La lampadina

per illuminazione domestica, che saranno sostituite principalmente da quelle a basso

consumo. 5

3La radiazione elettromagnetica

3 La radiazione elettromagnetica

La luce è un’onda elettromagnetica, a cui è associata una lunghezza d' onda (distanza

fra due picchi consecutivi) e un' ampiezza (altezza dei picchi). La luce trasporta un’

energia che aumenta al diminuire della sua lunghezza d’onda. Due pacchetti d’onda

sono in fase se le posizioni dei loro picchi e delle loro valli coincide. Altrimenti essi

sono fuori fase.

La produzione della luce visibile avviene all’interno degli atomi, che sono composti di

un nucleo (di protoni e neutroni) e di elettroni che orbitano intorno ad esso. Se si

fornisce energia all’atomo, un elettrone può “saltare” da un’orbita vicina al nucleo ad

un’orbita più lontana. L’atomo diventa eccitato, ed ha più energia di prima.

Quando l’elettrone torna nella sua orbita originaria, l’atomo emette un fotone. Esso ha

un’energia pari alla differenza di energia fra l’atomo e l’atomo eccitato.

Il fotone ha un’energia ben precisa, e quindi anche una lunghezza d’onda, cioè un

colore, ben determinato.

Un atomo eccitato torna nello stato fondamentale spontaneamente dopo un certo

tempo caratteristico, emettendo l’energia assorbita sotto forma di luce

Ad esempio, in una lampadina la corrente scalda il filamento, portando i suoi atomi

nello stato eccitato. Successivamente essi si diseccitano emettendo luce. Questo

processo avviene in maniera casuale: i FOTONI vengono emessi in tutte le direzioni e

le onde ad essi associate sono sfasate tra loro. Si parla di emissione spontanea-

Il laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) sfrutta un

fenomeno scoperto nel 1917 da Albert Einstein, la cosiddetta emissione stimolata di

radiazione.

Se durante l’eccitazione di un atomo esso viene colpito da un fotone di energia pari a

quella di eccitazione, l’elettrone ricade immediatamente nell’orbita più bassa,

emettendo un altro fotone della stessa energia, identico al primo. 6

4Il rilievo con il laser scanner 3d

4 Il rilievo con il laser scanner 3d

La diffusione delle tecniche laser a scansione è abbastanza recente e certamente è una

delle tecnologie che troverà una più grande espansione nel prossimo futuro.

Le maggiori attese nel settore dei Beni Culturali sono indirizzate sugli apparati di tipo

terrestre, operanti in un campo di distanze che, a seconda delle tipologie strumentali,

può andare dal submetrico fino al chilometrico.

Un sistema laser a scansione fornisce come risultato diretto della sessione di misura

un insieme di coordinate tridimensionali, generalmente in un sistema di riferimento

correlato con lo strumento, riferite ad un numero elevatissimo di punti che vengono

colpiti dal raggio laser; la nuvola dei punti così generata descrive dunque la superficie

esterna dell’oggetto scansionato.

Gli apparati si distinguono innanzitutto in due grandi famiglie quelli a tecnologia a

tempo di volo (TOF) e quelli a triangolazione.

Il raggio laser, mediante opportuni sistemi ottico/meccanici di rotazione, viene inviato

verso l’oggetto da rilevare, variando per passi discreti gli angoli azimutali e zenitali.

La distanza tra il centro strumentale ed il primo punto che il raggio incontra e da cui

viene riflesso viene determinata dalla misura del “tempo di volo” (TOF, time of flight)

che intercorre tra l’emissione e la ricezione, oppure, in alternativa per differenza di

fase; la distanza, insieme alla conoscenza dei due angoli di emissione del raggio,

consente di determinare per coordinate polari la posizione del punto in questione.

All’utente tali coordinate vengono in prima istanza fornite in un sistema cartesiano

(X,Y,Z) che ha origine nel centro strumentale e solo in una seconda fase vengono

riportate nel sistema di riferimento più opportuno con semplici operazioni di

rototraslazione nello spazio. La massima distanza operativa per strumenti che operano

sul tempo di volo è di alcune centinaia di metri e l’accuratezza nella determinazione

delle coordinate varia in genere da alcuni millimetri ad un paio di cm o oltre; essa è

migliore per gli scanner che operano per differenza di fase, che però lavorano di solito

su distanze più ridotte e con una velocità di acquisizione minore. 7

4Il rilievo con il laser scanner 3d

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5Il rilievo nell'arte

5 Il rilievo nell'arte

Il patrimonio culturale italiano per il suo valore storico ed estetico è un bene che deve

essere salvaguardato, quindi la sua conservazione e valorizzazione necessitano di

un’approfondita documentazione sia in termini più propriamente storico-artistici che

per quanto concerne le caratteristiche fisiche di posizione, forma, colore e geometria.

Le discipline del rilevamento hanno affinato nel corso del tempo le tecniche di

acquisizione dei dati al passo con lo sviluppo tecnologico; da semplici metodologie

basate sul rilievo diretto a quelle derivate dalla geometria descrittiva. Le tecnologie

introdotte recentemente permettono addirittura di rilevare e rappresentare con

notevole accuratezza oggetti tridimensionali come sculture e reperti archeologici,

nonché elementi di grandi dimensioni quali strutture architettoniche.

L’unico metodo che, fino ad ora, soddisfaceva queste richieste era la fotogrammetria.

Questo metodo, che in fase di ripresa è sicuramente veloce, obbliga però ad una lunga

e delicata elaborazione in fase di restituzione.