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JAMES PRESCOTT JOULE :D

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BIOGRAFIA:

 Joule naque la vigilia di Natale del 1818 a Saldrd, un paese  nelle vicinanze di Manchester, da una famiglia di produttori di birra, ed  ebbe tra i suoi insegnanti il chimico John Dalton. Si dedicò sin da  giovane a ricerche scientifiche che eseguiva cercando di elaborare un sistema per avvicinarsi all’accuratezza e alla precisione delle misurazioni. Si interessò del calore e delle sue connessioni con l’ elettricità e la meccanica. A 25 anni effettuò il primo tentativo di definire l’unità di misura della corrente elettrica, attualmente rappresentata dall’ampare. Nel 1841, dimostrò, che un conduttore attraversato da corrente elettrica produce calore in quantità proporzionale alla resistenza del conduttore e al quadrato della corrente stessa. Questo fenomeno è oggi chiamato effetto joule ed si divide in 4 applicazioni:

 

  • L’’intensità dalla corrente cresce al crescere della tensione elettrica;
  • La resistenza dei conduttori aumenta con la loro lunghezza, riducendo l’intensità delle corrente elettrica;
  • L’intensità della corrente e la luminosità della lampadina aumenta se si usa un cavo spesso al posto di un filo sottile dello stesso materiale;
  • Se si cambia il materiale di cui sono fatti i fili del circuito, la luminosità della lampadina cambia e all’interno l’intensità è maggiore.
     

Successivamente Joule enunciò ad un congresso in Irlanda il principio noto come equivalente meccanico del calore.   Grazie alle sue sperimentazioni e usando uno strumento che prende il suo nome, dimostrò che calore e lavoro meccanico potevano convertirsi direttamente l’uno nell’altro, mantenendo però costante il loro valore complessivo: nelle macchine idrauliche e meccaniche gli attriti trasformano la potenza meccanica perduta (lavoro) in calore e, viceversa, nelle macchine termiche l’effetto meccanico prodotto (lavoro) deriva da una quantità equivalente di calore. In tal modo Joule cominciò a porre le basi sperimentali del primo principio della termodinamica  principio di conservazione ell’energia:        

” L’ ENERGIA NON SPARISCE E NEPPURE SI CREA DAL NULLA”

Per misurare l’equivalente meccanico del calore, nel 1845 egli costruì una macchina, ora chiamata “mulinello di Joule” che consente di misurare il calore prodotto in conseguenza della dissipazione di una quantità nota di energia meccanica.

     

ESPERIMEMTO :

Per capire meglio la legge di Joule, ci basta analizzare questo esperimento. La macchina, è formata da un calorimetro contenente acqua, all’interno del quale è inserito un mulinello libero di ruotare attorno ad un asse verticale.   Il mulinello è collegato con un sistema di funi e pulegge ad una coppia di pesi, mantenuti inizialmente fermi.   Se i pesi vengono sbloccati, essi incominciano a scendere mettendo in rotazione il mulinello. Tale movimento viene rallentato dall’attrito viscoso dell’acqua contro le pale del mulinello. Una volta che i pesi sono scesi a terra, tutta la loro energia potenziale iniziale si è convertita in calore. Seguiamo le trasformazioni di energia: l’energia di posizione del contrappeso si trasforma in energia di moto delle palette e questa infine in energia dell’acqua che si scalda:

 energia potenziale            energia cinetica               energia

del contrappeso                   delle palette                         dell’acqua

Talele calore si può quantificare misurando la variazione di temperatura che subisce l’acqua durante l’esperimento. Con il suo esperimento Joule dimostrò che l’energia termica è una delle tante forme di energia. Misurò anche quanta energia occorre per far aumentare la temperatura dell’acqua. Calcolò infatti, dalla misura della temperatura, che per ogni grammo di acqua e per ogni grado di aumento di temperatura occorre 4,18 joule di energia. La conclusione più importante dell’esperimento di Joule era soprattutto aver dimostrato che si può far aumentare la temperatura di un corpo dando energia.

Il valore dell’equivalente meccanico della caloria oggi accettò è di 4,186 J/cal. In suo onore si chiama Joule (J) l’unità di misura dell’energia del Sistema Internazionale.

 

FORMULA :

In fisica il JOULE e’  l’ unità di Misura del  lavoro e rappresenta il lavoro compiuto dalla forza di 1 Newton per spostare di 1 Metro il Punto di Applicazione (nella sua stessa direzione ) .
 Indicato usualmente con la lettera J, il JOULE è largamente usato in ogni branca della fisica e  in particolar modo nella meccanica.
Il legame algebrico tra lavoro , forza e spostamento è riassunto nella formula :
 

 Lavoro = Forza x Spostamento 

 

Joule = Newton x Metri 

 

J = N x m 

 
In quanto unità di Misura della forza , i JOULE sono convertibili nelle altre unità di Misura della forza, come il Chilogrammetro, che corrisponde ad una forza di 1 kilogrammo-peso per uno spostamento di un metro.

 1 kgm = 1 kg x 1 m = 9.8 Joule  

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Nikola Tesla

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Nikola Tesla è nato a Smijan,in Serbia,il 10 luglio 1850.Studiò ingegneria elettrica all’università tecnica di Graz.Durante gli studi di questa materia si interessò agli impieghi della corrente alternata.Seguì poi i corsi dell’università di Praga studiando fisica e matematica avanzata.Si dedicò alla lettura di molti lavori e aveva una memoria prodigiosa.

Nel 1881 si spostò a Budapest per lavorare in una compagnia di telegrafi e lavorò come ingegnere per il primo sistema telefonico ungherese.In quei anni realizzò un amplificatore telefonico ma secondo altri era il primo altoparlante.Nel 1882 arrivò a Parigi e lavorò come ingegnere alla Continental Edison Company progettando migliorie agli apparati elettrici.Ideò il motore a induzione e iniziò a sviluppare dispositivi che usavano il campo magnetico rotante.

Nel 1884 si trasferì negli USA e accettò di essere assunto da Thomas Alva Edison nella sua azienda,la Edison Machine Work.Tesla fece vedere a Edison come si poteva usare la corrente alternata in modo efficiente,dato che questa corrente era poco conosciuta al mondo e quindi la si riteneva pericolosa e si usava molto la corrente continua.Edison era un fiero sostenitore di quest’ultima e non accettò la proposta dello scienziato serbo.Dopo due anni di lavoro Tesla si licenziò dall’industria e ne fondò una sua,la Tesla Light & Manufacturing,ma con scarso successo,dato che tutti i lavoratori si licenziarono.Pochi giorni dopo incontrò il magnate George Westinghouse che,vedendo le sue invenzioni,finanziò i suoi studi e fondò la Westinghouse Electric per competere con l’azienda di Edison.Dopo due anni di competizione,fu la corrente alternata a trionfare,però Tesla si licenziò dall’azienda di Westinghouse.

Il 30 luglio ottenne la naturalizzazione a cittadino americano.Sempre nel 1891 Tesla creò un laboratorio nella Fifth Avenue a Manhattan.In seguito ne stabilì un altro in East Houston Street.All’età di 36 anni Tesla depositò i primi brevetti riguardanti il sistema energetico polifase.All’esposizione universale del 1893,la World Columbian Exposition di Chicago,si svolse una fiera internazionale in cui per la prima volta fu dedicato un padiglione all’energia elettrica e Tesla espose le sue lampade luminescenti e i bulbi a singolo nodo.Giunto all’età di 41 anni Tesla registrò il primo brevetto di base della radio.Un anno dopo egli presentò all’esercito americano un’imbarcazione radiocontrollata,credendo che almeno i militari avrebbero apprezzato apparecchiature come siluri radiocomandati.

Nel 1899 Tesla si trasferì a Colorado Springs,in Colorado,dove avrebbe avuto molto spazio per i suoi esperimenti sull’alta tensione e le alte frequenze.Provò che la terra era un buon conduttore e produsse dei fulmini artificiali con scariche di milioni di volt,lunghe fino a 40 metri.Compiendo calcoli matematici e computerizzati basati sui suoi esperimenti,stimò che la frequenza minima di risonanza della Terra era approssimativamente di 6 Hertz.

Lo scienziato,nell’agosto,fissò per primo i principi riguardanti le frequenze e i livelli di potenza per la costruzione di primitive unità radar.

Più tardi,nella sua vita,Tesla fece alcune affermazione di rilievo circa un’arma chiamata Teleforce.La stampa la soprannominò “Raggio della pace” o”raggio della morte”.In totale i componenti comprendevano:

1)un meccanismo per generare una tremenda forza elettrica;

2)un dispositivo per intensificare ed ampliare la forza sviluppata dal primo meccanismo;

3)un nuovo metodo per produrre una disastrosa forza elettrica repellente.

Tesla fece anche ipotesi di come le forze elettriche e magnetiche potessero distorcere,o addirittura modificare,il tempo e lo spazio e sulle procedure attraverso le quali l’uomo potesse controllare tali energie.

Fece altre ipotesi straordinarie come la macchina per fotografare il pensiero e la macchina volante di Tesla.Lo scienziato è ulteriormente conosciuto per l’invenzione di una speciale radio chiamata “Teslascopio”,progettata con l’intenzione di comunicare con altri pianeti.

Tesla morì per un attacco cardiaco,tra il 5 e l’8 gennaio 1943,nel New Yorker Hotel,all’età di 86 anni.Al momento della sua morte l’inventore stava continuando a lavorare sul Teleforce,un progetto che aveva proposto senza successo al Dipartimento della Guerra Degli USA;sembra che il cosiddetto “raggio della morte”avesse a che fare con le sue ricerche sul fulmine globulare e sulla fisica del plasma,e che fosse composto di un flusso di particelle.

Negli anni centrali della sua vita, Tesla strinse una forte amicizia con Mark Twain, il quale trascorreva molto tempo insieme a lui, anche nel suo laboratorio. Tesla era rimasto molto amareggiato dalle ripercussioni del suo battibecco con Edison; tanto che, il giorno dopo la morte di quest’ultimo, il New York Times conteneva numerosi encomi della vita del ricercatore, con un’unica opinione negativa scritta da Tesla:

« … Non aveva hobby, non apprezzava alcun divertimento di qualunque tipo e viveva trascurando completamente le più elementari regole d’igiene. … Il suo metodo era estremamente inefficiente, a tal punto che egli dovette coprire un immenso campo di ricerche per giungere assolutamente a nulla, finché la cieca fortuna intervenne e, dapprima, io fui quasi uno spettatore dispiaciuto per ciò che lui faceva, sapendo che appena un po’ di teoria e calcoli gli avrebbero evitato il 90% della fatica. Ma egli nutriva un autentico disprezzo per la cultura dei libri e la conoscenza matematica, fidandosi interamente del suo istinto di inventore e del suo senso pratico da americano. »

Poiché Edison era già molto vecchio, giunse al punto di dire che, guardandosi indietro, il più grande errore che avesse mai commesso era quello di non aver mai rispettato Tesla o il suo lavoro. Questo giovò davvero poco ai loro rapporti pressoché inesistenti.

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Isaac Newton.

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CHI ERA NEWTON?

Isaac Newton era un uomo scorbutico e sgradevole. Era paranoico, temeva la povertà e le critiche degli altri. Era litigioso e si imbarcò in competizioni accanite con molti suoi contemporanei.

Sir Isaac Newton è stato un matematico, fisico e alchimista inglese. Citato anche come Isacco Newton, è considerato una delle più grandi menti di tutti i tempi.

Descrisse la legge di gravitazione universale, ovvero  si tratta della forza generata dal campo gravitazionale, ed è responsabile dell’interazione tra oggetti dotati di massa, sorgenti del campo stesso. Inoltre, attraverso le sue leggi del moto, Forza e Inerzia, creò i fondamenti per la meccanica classica.

A Newton si deve, anche, la sistemazione matematica delle leggi di Keplero sul movimento dei pianeti. Oltre a dedurle matematicamente alla soluzione del problema della dinamica applicata alla Forza di gravità, generalizzò delle leggi intuendo che le orbite (come quelle delle comete) potevano essere non solo ellittiche, ma anche iperboliche e paraboliche.

Diventò famoso, poiché fu il primo a dimostrare che la luce bianca è composta dalla somma di tutti gli altri colori. Avanzò proponendo ipotesi le quali affermavano che la luce fosse composta da particelle da cui nacque la teoria corpuscolare della luce in contrapposizione ai sostenitori della teoria ondulatoria della luce.

LA VITA DELLO SCIENZATO.

Newton nacque nelle vicinanze di Londra, precisamente a Lincolnshire il 4 gennaio 1643, in una famiglia di allevatori.

Frequentò le scuole superiori a Grantham e nel 1661 entrò al Trinity College di Cambridge, dove studiò matematica, approfondendo nello stesso tempo le conoscenze di fisica e di astronomia.
Tra il 1665 ed il 1667, essendo chiuso il College a causa di un’epidemia di peste che colpì l’intera Inghilterra, si ritirò nel suo villaggio natale, dove poté dedicarsi con tranquillità ai suoi studi, elaborando la maggior parte delle sue scoperte in campo fisico, matematico ed astronomico. Tornato a Cambridge nel 1669, gli fu assegnata la cattedra di matematica, entrando, poco dopo, a far parte della Royal Society di Londra (1672), alle comunicazioni della quale fu affidata la diffusione delle sue scoperte.
Nel 1685, Newton diede la prima formulazione della sua teoria della gravitazione universale, con la quale i fenomeni terrestri venivano unificati a quelli celesti, riconducendo in un unico grande sistema teorico le leggi di Keplero sulle orbite planetarie e quelle di Galileo sulla caduta dei gravi, in quanto afferma che i corpi materiali cadono, nel vuoto tutti con la stessa accelerazione, indipendentemente dalla loro massa.
Nel 1688, Newton iniziò la sua attività politica essendo stato eletto dall’Università di Cambridge come proprio rappresentante al Parlamento.
Tra il 1691 e il 1694 ebbe un grave esaurimento nervoso, dovuto forse all’impegno profuso nell’elaborazione dei Principia e anche per l’incendio del laboratorio nel quale andarono perduti numerosi suoi scritti e buona parte delle sue attrezzature scientifiche.
Successivamente fu nominato ispettore della Zecca e in seguito ne divenne direttore, per via delle sue ricerche nel campo della chimica e della metallurgia. In tale veste rivelò un atteggiamento molto duro, facendo applicare la legge in maniera rigida e mandando alla forca più di un falsario, sordo a ogni richiesta di clemenza.
Nel 1703 fu nominato presidente della Royal Society, carica che mantenne fino alla sua morte.

Il 31 marzo 1727 il suo grande successo finì in Inghilterra, a Londra.

INTERESSI.

Quest’uomo dedicò molto del suo tempo anche all’alchimia, cioè ogni cosa poteva trasformarsi in oro. L’interesse di Newton nell’alchimia non può essere isolato dai suoi contributi alla scienza; se non avesse creduto nell’idea occulta dell’azione a distanza, attraverso il vuoto, probabilmente non avrebbe sviluppato la sua teoria sulla gravità.

Filosofo, scienziato, matematico, ma anche religioso. Negli anni sessanta, Newton scrisse numerosi opuscoli religiosi sulla interpretazione della Bibbia. Credeva che in vari punti il testo del libro fosse stato forzato e falsificato e si adoperò in ogni misura per riuscire a trovare il significato originale del libro. Credeva che le Scritture fosse opera divina ma considerava Dio come un demiurgo, un “orologiaio” dell’Universo.

Odiava la chiesa cattolica. Era vegetariano e a questa scelta etica si ispirò la critica della crudeltà sugli animali.

 

 

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Claudio Tolomeo

/ / 2010-2011, Scienziati / Lascia un commento

Tolomeo (100-178 d.C. ca.), astronomo e matematico, Nacque probabilmente in Grecia, sebbene il suo nome completo, Claudio Tolomeo, fornisca importanti informazioni: “Tolomeo” indica infatti che egli era un abitante dell’Egitto e “Claudio” che era cittadino romano. In base ad antiche fonti si sa inoltre che l’astronomo trascorse la maggior parte della sua vita al tempio serapeo di Canopo, nei pressi di Alessandria d’Egitto, svolgendo le osservazioni che costituirono la base per lo sviluppo della sua teoria. Alle avare notizie biografiche sopperisce, tuttavia, la fama, maestosa e meritata, conquistata nel corso dei secoli dallo studioso antico che legò il proprio nome ad un sistema astronomico destinato a resistere sino al XVI secolo. Tolomeo lasciò un grandioso compendio astronomico in tredici libri, la “Syntaxis matematica” meglio conosciuta sotto il nome di “Almagesto”, grazie alla medievale traduzione araba. 

Nella Composizione Tolomeo propose una teoria che, assumendo la Terra immobile al centro dell’universo, descrive in termini geometrici e matematici i moti e le posizioni dei pianeti, del Sole e della Luna su uno sfondo di stelle fisse.  Elaborato sulla base dei dati raccolti dai suoi predecessori, e in particolare da Ipparco, il sistema tolemaico prevede che i corpi celesti, quali la Luna, Mercurio, Venere, il Sole, Marte, Giove e Saturno, ruotino intorno alla Terra percorrendo orbite perfettamente circolari, dette deferenti. Per spiegare le irregolarità osservate nei moti dei pianeti e i cambiamenti di dimensione e di luminosità dei corpi celesti, Tolomeo sostenne che solo il Sole percorresse il proprio deferente con moto uniforme, e che la Luna, e in generale gli altri pianeti, si muovessero su piccoli cerchi, detti epicicli, i cui centri si muovevano a loro volta sui relativi deferenti. Il sistema tolemaico elaborato con la complessa teoria degli epicicli poteva giustificare la maggior parte delle osservazioni astronomiche dell’epoca, ma faceva ricorso a procedimenti geometrici estranei ai postulati della matematica tradizionale. Fu questo uno dei motivi che, nel corso XVI secolo, portò l’astronomo polacco Niccolò Copernico a rifiutare il sistema geocentrico proposto da Tolomeo, e a enunciare la rivoluzionaria teoria eliocentrica. Il lungo elenco di 1027 stelle, che occupa il VII e l’VIII libro, fu per parecchi secoli il punto di riferimento per tutti i cataloghi stellari. La lista di Tolomeo non e’ integralmente originale: essa pare attinta al catalogo di Ipparco. Le stelle contemplate sono tutte visibili dall’orizzonte di Rodi (punto di osservazione di Ipparco), quando la latitudine più meridionale di Alessandria doveva permettere l’esame di altre stelle, basse sull’orizzonte. Inoltre, il catalogo di Ipparco avrebbe contemplato 1080 stelle, cioè 58 più di Tolomeo. L’opera e’ indirizzata ad un pubblico di competenti: presupponendo nel lettore una conoscenza già approfondita, Tolomeo fornisce le spiegazioni fisiche di ogni fenomeno, propone teoremi, utilizza formule matematiche. Opere astronomiche minori sono: un catalogo meteorologico, un trattato sul movimento delle sfere celesti, tavole astronomiche per facilitare i calcoli, un opuscolo sull’orologio solare e il Planisphaerium. Indirettamente collegato alle opere astronomiche e’ il “Tetrabiblos”, un trattato di astrologia in veste di riassunto ragionato. Conformemente all’impostazione degli altri suoi scritti, Tolomeo affronta il tema con spirito scientifico. I comuni manuali astrologici spiegavano una infinita casistica di combinazioni fra segni zodiacali, pianeti, posizioni e rapporti fra i corpi celesti, e pretendevano di ricavare per ognuna di esse significati indiscutibili, oppure rintracciavano negli oroscopi zone di particolare influenza, passando spontaneamente da un punto all’altro dello zodiaco sulla scorta di calcoli precisi, ma fondati su premesse arbitrarie. Ai minuziosi repertori in circolazione nell’antichità’ Tolomeo oppone un ordine rigoroso e lineare, ben connesso e strutturato, sostenendo l’astrologia su di un sistema di precise corrispondenze geometriche e derivandola da una serie di deduzioni logiche. Con significativa presa di posizione Tolomeo distingue ed accoppia, sin dalle prime battute del “Tetrabiblos”, l’astrologia e l’astronomia: all’analisi teoretica e contemplativa delle leggi che presiedono e regolano i movimenti dell’universo viene affiancato l’esame dei fenomeni che si verificano sulla terra in corrispondenza dei transiti celesti. L’accostamento astronomia-astrologia adempie ad una funzione schematica del “Tetrabiblos”. L’armonia cosmica non contempla eccezione, tutto e’ prevedibile : la congiunzione planetaria, il cambiamento di stagione, la variazione meteorologica, e anche la complessità della mente umana con le sue predisposizioni. Tolomeo rifiuta quella parte della tradizione a lui giunta che, assorbendo l’astrologia in un contesto di magia ed occultismo, la affidava a ciarlatani incompetenti pronti a mercanteggiare sempre nuove illusioni. Il riscatto della scienza astrologica può essere operato solo a condizione di ricercare una regolarità, di chiarire la natura delle sincronie e di valutarne l’intensità’ degli effetti, di ricavare le leggi e di precisarne le circostanze. Nell’opinione corrente astronomia e astrologia erano sinonimi. Ma Tolomeo si interessa efficacemente anche di matematica, anticipando lo studio della trigonometria, e applicando le proprie teorie alla costruzione di meridiane. Di notevole importanza storica è  l’opera intitolata “Geografia” che, assumendo un sistema di latitudine e longitudine, influenzò i cartografi per centinaia di anni, pur non contenendo dati affidabili. Altre sue opere sono: l’ “Armoniche”, espone poi una “Teoria di suoni” della musica greca e nell’ “Ottica” giunge ad analizzare le proprietà della luce, in particolare la rifrazione e la riflessione.

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