STEP #21 - Brevetto

Grazie all'incredibile motore di ricerca "Google Patents" è possibile rintracciare interessanti progetti brevettati in ogni ambito della tecnica. In particolare due di essi mi hanno colpito notevolmente nel campo della navigazione.

Sistema per la stabilizzazione dinamica di una nave

Questa incredibile invenzione del professor Wendell H. Chun (professore alla Daniel Felix Ritchie School of Engeneering & Computer Science di Denver) del 2009 è un braccio meccanico dotato di un motore alla sua estremità. Il braccio è posto sotto lo scafo dell'imbarcazione e, grazie agli adeguati movimenti, è in grado di stabilizzare una nave in caso di un mare mosso che renderebbe più difficile la navigazione.

Immagine del progetto dell'inventore

Sistema di predizione delle condizioni del mare per automatizzare una barca

Questa invenzione è stata realizzata da Terrance L. Huntsberger, Arturo Rankin, Hrand Aghazarin  Andrew B. Howard e Rene Feliz Reinhart, ricencatori e docenti al 

California Institute of Technology. Questo Sistema di predizione delle condizini del mare è stato pensato per permettere uno sviluppo delle navigazioni autonome senza la necessità di un controllo umano. Il sistema è stato progettato in modo da creare una mappa 3D delle attuali condizioni e grazie a complessi meccanismi prevedere quali potrebbero essere le future condizioni al fine di modificare la rotta dell'imbarcazione in modo autonomo.

Diagramma di funzionamento generale dell'algoritmo

Lezione 20 - 30/05/2020

Isaac Newton

• Principia Mathematica
• I Libro
• principi matematici
• studio del moto degli oggetti soggetti a forze centrali
• 3 leggi della dinamica
• II Libro
• studi sulla viscosità → forza di cui risente una nave in acqua
• III Libro → studio del Sistema Solare
• descrizione della struttura
• studio delle Lune
• studio del moto delle comete
• Legge di raffreddamento → applicazione pratica di studi fisici (raffreddamento dipende da tempo e temperatura esterna)

Decartes

• Principia Philosphia → conservazione della quantità di moto
• capisce che oggetti in movimento sono soggetti a forza m*V
• teoria basata su idee corrette ma ancora con errori

Leibnitz

• risoluzione di alcuni problemi di scienza applicata
• Conservazione della Vis Viva
• studio corpi che cadono e loro velocità in relazione all'altezza

Elettricità

• Esperimenti di 1700 che vengono mesi in forma matematica a fine secolo
• Mondo Antico → si conosce solo la proprietà dell'ambra
• Otto Von Guericke (1660)
• è un sindaco
• scopre gli emisferi di Vandeburgo → crea il vuoto grazie a una pompa di sua invenzione
• Invenzione della prima macchina elettrostatica → è una palla di zolfo che sfregata conferisce capacità di attrazione agli oggetti
• Francis Hauskbee (1666-1713)
• era un "Dimostratore Scientifico" della Royal Society
• invenzione di un macchinario di vetri in grado di produrre lampi luminosi all'interno → è la primissima versione di un tubo al neon
• Stephen Gray (1730) → era un tessitore che scopre fenomeni di elettricità grazie alla tessitura
• Virtù Elettrica
• Teorie sui fluidi elettrici
• Bottiglia di Leyda → Pieter Van Musschenbrek
• cerca di immagazzinare l'elettricità e in una bottiglia di vetro e per un errore inventa il condensatore
• Primo parafulmine (1752) → a Torino in Via Po inventato da Beccaria
• Rianimatore di Giovanni Aladini

Rivoluzione Francese

• Lagrange (1736-1813) → grande matematico torinese
• è simbolo di un allontanamento tra matematica applicata e pura perché studia solo matematica pura
• Periodo Torinese
• Calcolo delle Variazioni (1755) → a solo 19 anni e invia tutto a Eulero che lo segue nel percorso e gli da un impiego
• Periodo si Berlino e Parigi → si sposta per sostituire Eulero a 30 anni
• Teoria dei punti lagrangiani
• la Mechanique Analitique (1788) → nascita della meccanica
• Lavoisier → fondatore della fisica moderna
• Bailly e → vittime della rivoluzione
• Pesi e misure (1790) → problemi di uniformazione sulle unità di misura
• Accademia delle scienze
• nascita dell'Institut de France (1795)  → nuova visione della scienza
• nascita della scuola Politecnica

Lezione 19 - 27/05/2020

La Seta

• Descrizione della scoperta della seta
• le Vie della Seta
• Marco Polo
• Dipinti e descrizione delle prime tecniche utilizzate per dipanare il bozzolo
• Storia Europea
• Marco Polo a Pisa e a Lucca
• grande sviluppo e diffusione della lavorazione della seta a Bologna
• Qualità del filato serico
• Possibilità di tinteggiatura
• Impossibilità di distruzione
• materiale resistente e contenente sostanze in grado di allontanare insetti
• Allevamento del baco da seta
• raccolta e sminuzzamento delle foglie di gelso di cui il baco si nutre
• vita del baco nelle bigattiere dove si nutre e cresce
• imbozzolamento nelle rastrelliere ricche di ramaglia per creare l'habitat adatto
• raccolta della maggior parte dei bozzoli e uccisione delle larve per impedire che nascendo mangino parte della lana
• alcuni larve non vengono uccise e nascono come farfalle che si riproducono, depongono le uova e muoiono nell'arco di una giornata
• nel 1500 Emanuele fa piantare i gelsi nelle campagne piemontesi per permettere la diffusione della lavorazione della lana → utile anche per la bonifica del territorio
• Lavorazione della seta → descritta da Vittorio Zonca nel Nuovo teatro di macchine et edifici (1607)
• torcitura automatica a Bologna
• struttura interna con forma elicoidale permette di far girare le ruote e avvolgere i fili sui rocchetti
• la torcitura è permessa dall'incannatoio → filo viene avvolto e srotolato verso l'alto per essere ritorto più volte
• La seta in territorio piemontese
• documento del 1668 su Galeani che era una spia industriale a Bologna e il suo ritorno a Torino ha segnato l'inizio della produzione serica nel territorio piemontese
• documento del 1681 su Pinardi che propone alla città di Torino la creazione di un edificio apposito per la filatura della seta → da qui in avanti inizia il grandissimo sviluppo della produzione serica a Torino
• invenzione del filatoio con azionamento automatico dell'aspo da parte della maestra
• presenza dell'invenzione di Fogliarino dell'incrociatura dei fili → pulizia dalla sericina
• encyclopedie → sotto la voce soierie è presente il mulino del Piemonte, segno della grande supremazia di questo periodo
• invenzioni delle bacchette con moto va e vieni per intrecciare filo su due aspi alternativamente
• tavole della scuola per ingegneri nella quale è esercizio disegnare i cavalletti per maestre
• fine 1700 → epidemia di fibrina che riduce notevolmente la produzione della seta

I Brevetti

• Primo brevetto → antica Grecia ma non è u brevetto vero e proprio
• Brevetto del Badalone di Brunelleschi (1474) → chiatta per il trasporto di materiale sull'Arno
• Venezia → il senato promuove una prima legislazione europea che regola le invenzioni tutelando l'inventore per garantirne profitti e evitare plagio
• Nascita del sistema brevettuale (Francia e Inghilterra del XVIII secolo) → leggi che regolano invenzioni e inventore, anche stranieri
• esempio di Theseus Mutio → introduzione della soffiatura del vetro di Venezia in Francia
• Fratelli Lombe → inglesi che vengono in Piemonte a lavorare e tornano in Inghilterra per importare innovazioni piemontesi (giustiziato uno dei due da sicari inviati dal Piemonte)
• Stati Uniti → presenza di Uffici Brevetti → avevano il compito di controllare se le invenzioni hanno merito di un brevetto oppure no
• Storia del brevetto del telefono di Meucci
• Regno di Sardegna → Nuova legge che regola chi può avere un brevetto, controllato da una commissione (1825)
• 1855 → la commissione riconosce di non essere più in grado di valutare invenzioni per rivoluzione industriale
• Nuova legislazione → brevetti garantiti solo a chi porta una novità
• Convenzione di Unione di Parigi → garantisce il brevetto a novità che non sono mai state presentate o esposte in pubblico
• il brevetto è accompagnato da una tassa
• Analisi del libro del professor Marchis in commemorazione dei 150 anni dell'unità d'Italia sulla storia dei brevetti italiani

STEP #20 - Materiale

Legno

Nonostante oggi non sia più usato il legno è sicuramente il materiale più importante da ricordare in merito a questa azione. Fin dall'antichità ogni tipo di imbarcazione veniva realizzato completamente in legno: dallo scafo all'albero alle cabine dei marinai, tutto è sempre stato realizzato in legno fino al XVIII secolo.

Il tipo di legno utilizzato è stato diverso in base al luogo e al periodo che si va ad analizzare ma in particolare è importante ricordare che solitamente si utilizzava:

• Abete per le alberature
• Larice, Olmo e Quercia per le strutture più sollecitate come lo scafo in quanto sono molto resistenti
• Frassino per gli elementi soggetti a piegatura
• Teak per il rivestimento dei ponte
• Mogano nelle imbarcazioni di lusso per l'arredamento

Acciaio

Intorno al XVIII secolo il legno si è sempre più fatto da parte per lasciare spazio ai nuovi materiali che si sono diffusi per l'avvento della rivoluzione industriale.

Nonostante siano usate numerosi tipi di leghe leggere, il materiale principe rimane l'acciaio. Una lega tra carbonio e ferro con una percentuale di carbonio inferiore al 2% che permette di migliorare le capacità di resistenza e durezza del ferro.

Oggi ogni tipo di nave è realizzata con questi materiali che possono, però, variare leggermente in base allo scopo per il quale la nave è stata costruita.

 

Informazioni più dettagliate in merito ai materiali utilizzati per la creazione delle navi

STEP #19 - Scienza Applicata

Fisica: i fluidi

Prendendo in considerazione una disciplina scientifica che si colleghi strettamente con l'azione del "Navigare" è immediato il collegamento con la branca della fisica che studia la meccanica dei fluidi.

Principi fondamentali della meccanica dei fluidi

La meccanica dei fluidi è la disciplina che studia appunto i fluidi sia in situazione di staticità (fluidostatica) sia in condizioni dinamiche (fluidodinamica).

In particolare per quanto riguarda la condizione di equilibrio è importante ricordare due leggi che regolano le condizioni di staticità che sono la Legge di Stevino e il Principio di Archimede. La prima fornisce il valore della pressione in un fluido a una determinata densità ad una certa altezza, la seconda, invece, afferma che un corpo immerso in acqua subisce una spinta verso l'alta relazionata al volume di acqua che esso sposta essendo immerso.

Piero Angela - La spinta di archimede

Collegamento e applicazione alla Navigazione

Il collegamento principale a questo ramo della fisica in merito alla navigazione è sicuramente da rintracciare nel principio di Archimede, infatti è proprio questo principio che permette alle navi di rimanere a galla e quindi permette l'azione del navigare.

Spiegazione del galleggiamento delle navi con la spinta di Archimede

Interessante video sulla spiegazione della spinta di Archimede in in relazione al galleggiamento delle navi

Piero Angela - La spinta di archimede

STEP #18 parte 2 - Cronaca

Il viaggio di Laura Dekker

La giovanissima olandese Laura Dekker, all'età di 14 anni si è resa protagonista di un incredibile impresa nell'ambito della navigazione: ha deciso di salpare per un lunghissimo viaggio in barca a vela attorno al mondo in solitaria a bordo della sua Guppy; si tratta di un imbarcazione a vela lunga circa 12 metri del tipo Ketch.

La Guppy usata da Laura

Il viaggio a inizio il 4 agosto 2010 da Den Osse in Olanda e ha concluso il suo viaggio il 12 gennaio 2012 dopo un anno e 5 mesi in mare per un totale di 5600 miglia miglia nautiche (10400 km)

Durante il viaggio Laura ha portato con se una fotocamera che ha permesso di realizzare  un documentario: Maidentrip. Questo mostra con estrema precisione le tecniche utilizzate dalla giovane ragazza e tutte le tappe del suo viaggio.

Parte del documentario "Maidentrip"

Informazioni sul viaggio e sul documentario

STEP #18 - Cronaca

Greta Thumberg attraversa l'Atlantico in Barca a vela

La giovane attivista svedese Greta Thunberg, dopo essere stata invitata dalle Nazioni Unite a prendere parte e a parlare in uno degli incontri a New York e a partecipare al summit sul clima a Santiago del Cile nell'agosto del 2019, a deciso di continuare a sostenere le sue teorie e a prendere parte per prima al suo stesso attivismo: ha deciso di attraversare l'Atlantico in barca a vela per ridurre le emissione causate da barche a motore o ancor di più aerei.

La nave grazie alla quale Greta è stata portata da Plymouth a New York era la Malizia II, un Monoscafo di ultima generazione in grado di sollevarsi dall'acqua sfruttando la forza del vento.

Il viaggio è iniziato il 14 agosto del 2019 e la giovane svedese è giunta a destinazione il 28 agosto dello stesso anno.

Informazioni sul viaggio

Informazioni relative alla vicenda esposte da "La Stampa"

Articolo relativo alla vicenda esposte da "La Repubblica"

Greta Thumberg attraversa l'atlantico in barca a vela per ridurre le emissioni delle barche a motore

Lezione 18 - 20/05/2020

Continuazione Galileo

• Trattato di fortificazione (1592-93) → mix tra scienza pura e applicata
• come pararsi con le mura da un colpo di cannone
• disegno del pentagono regolare con riga e compasso
• Isocronismo del pendolo → lettera a Guidobaldo del Monte (1602)
• descizione delle oscillazioni del pendolo indipendentemente dall'ampiezza e dal peso
• descrizione derivata dall'esperienza
• Telescopio (1609)
• descrizione dei modelli olandesi di qualche anno prima
• descrizione del lavoro di Galileo per la realizzazione dello strumento
• descrizione della funzionalità dello strumento e delle lenti utilizzate
• uso a scopo astronomico
• Siderius Nuncius (1610) → studio del cielo con immagini incredibilmente realistiche
• scoperta delle numerose stelle che compongono la Via Lattea
• scoperta dei Sistemi Medicei
• dedica alla famiglia del Medici per tornare a in Toscana come loro matematico di corte
• scoperta delle fasi di Venere
• tutte scoperte a conferma del sistema copernicano
• Il Saggiatore (1623) → testo sullo studio delle comete
• testo in difesa della nuova scienza sperimentale
• discussione con Sarsi e teoria del Libro della natura
• Dialogo sopra due massimi sistemi del mondo (1634) → Propaganda al sistema coperinicano
• Principio della Relatività
• esempio della nave
• Paradosso sull'infinito matematico
• discordanza tra quantità di numeri interi e quadrati perfetti in una quantità infinita o finita di numeri
• Discorsi sopra due nuove scienze (1638)
• paradosso della colonna
• colonna che si spezza in base al punto in cui si applicano dei sostegni
• colonna d'acqua
• impossibilità di far salire l'acqua a un altezza superiore di 10 merti
• calcolo della forza del vuoto

Rivoluzione dopo Galileo

• Introduzione sugli allievi di Galileo:
• Bonaventura Cavalieri (1635)
• Metodo degli indivisibili
• matematica completamente empirica
• calcolo di volumi e aree
• Studi sulla cicloide → curva generata da un punto su una circonferenza in rotazione
• Galileo risolve in problema creando dei modelli di legno e confrontandone il peso
• cicloide e 3 volte la circonferenza
• Nascita delle prime accademie scientifiche
• Royal Society (1660)
• Accademia dei Lincei (1603) → fondata da Federico Cesi a 18 anni, ci sono molti giovani
• Accademia del Cimento (1657) → importanti scoperte sperimentali
• Accademie des sciencie di Parigi (1666) → voluta dal ministro Colbert
• Accademia delle scienze di Torino (1783)

Isaac Newton

• Introduzione sulla vita e sugli studi
• Invenzioni e scoperte nel periodo di solitudine
• Formula generalizzata del binomio
• Calcoli infinitesimali
• flussioni di curve fluenti
• cerca di fare l'operazione inversa (integrazione)
• Nuovo tipo di telescopio → a riflessione
• Teorie sulla scomposizione della luce → lo rendono famoso anche a Londra
• Testo fondamentale → Principia Mathematica, Philosophie Naturalis
• Teoria sulla gravitazione
• Aneddoto che coinvolge Halley, Hook e Brae in merito al tentativo di dimostrare di che tipo di forza si tratta

Lezione 17 - 20/05/2020

Termini tecnici

• Analisi di alcuni termini tecnici con significato e traduzione inglese

Limiti dello Sviluppo

• Club di Roma (1970) → guidato da Aurelio Peccei sviluppa previsioni sull'andamento di alcuni dati nel futuro => Limiti dello sviluppo
• Modello di J.Forester → descrizione di un modello dinamico (fenomeni di accumulo) che permette di creare grafici sulle previsioni future
• Ludwig Von Bertalanffy (1968) → applica i metodi numerici di previsione futura sulla biologia
• Revisione dei Limiti dello Sviluppo →  nuova pubblicazione nel 2004, "Limits to Growth"
• IAASA di Schloss Laxenbourg → scuola nei pressi di Vienna per le previsioni future
• Cerare Marchetti → rappresentazione dell'impatto di una certa tecnologia in grafici
• esempio dell'impatto delle diverse tecnologie a supporto della musica

Rivoluzione nel Tessile

• Tecniche antiche
• Filatura → produzione di fili partendo dalle fibre
• uso della conocchia e del fuso
• fibre vengono allungate e ritorte per la creazione del filo
• tecnica utilizzata fino al medioevo
• Tessitura → produzione del tessuto partendo dal filo
• si utilizza il telaio → formato come quello di una finestra
• i fili dell'ordito penzolano dall'architrave e con una spola si intrecciano i fili della trama
• tessuto filale arrotolato sul subbio
• Arcolaio → evoluzione del fuso (invenzione medioevale)
• ruota azionata da una manovella permette di torcere il filo maggiormente e creare un filo migliore e più in fretta
• Sistema Biella-Manolella → evoluzione dell'arcolaio (invenzione medioevale)
• filo entra in modo assiale e ne esce in modo trasversale per torcere il filo ancora meglio
• utilizzo si un pedale che muove un asse verticale (biella) e aziona la manovella che permette di far girare la ruota
• Importanza seta → inizia a diffondersi intorno al 1300
• a Lucca (per vicinanza a Pisa dove arrivano informazioni dall'oriente) si diffonde la nuova tecnica per estrarre il filo di sera dalla crisalide
• si uccide la crisalide prima che possa mangiare parte del filo e se ne ottiene uno molto pregiato e raffinato: la seta
• Rivoluzione Industriale
• Wiliam Lee (1589) →Metier à Bas
• arte del calzettaio → produzioni di calze con primo telaio meccanico
• importanza del settore tessile nella rivoluzione industriale → primo settore a svilupparsi
• John Key (1730, ma brevettata nel 1733) → Fly-Shuttle
• uso della navetta volante lanciata da un cassetto all'altro per intrecciare ordito e trama
• grazie ai pedali si alzano e abbassano i licci per alzare e abbassare fili dell'ordito
• successivamente i cassetti sono mossi da un sistema pneumatico
• incredibile velocizzazione del sistema e efficienza migliorata, si riesce a creare un tessuto più largo
• Lewis Paul (1740) → invenzione della filatrice meccanica
• Lewis Paul (1748) → invenzione della cardatrice meccanica
• 1760 → diffusione dell'uso della cardatrice meccanica
• Hargreaves (1764) → nascita della prima Jenny (filatrice idraulica)
• un carrello va avanti e indietro assicurando trazione e torcitura del filo
• riesce a avvolgere il filo su 6 fusi contemporaneamente
• è ancora azionata a manovella
• Arcwright (1769) → evoluzione dell'arcolaio avvolgendo il filo su 4 fusi contemporaneamente
• primo vero filatoio automatico mosso da ruota idraulica
• non c'è più bisogno dell'operatore che azioni la manovella
• 1770 → Hargreaves brevetta la Jenny a 16 fusi
• Crompton (1779) → unisce le invenzioni di Hargreaves e Arcwright
• albero mosso da una ruota idraulica che muove un carrello (successivamente viene utilizzata la macchina a vapore)
• permette di arroccare e torcere il filo
• successivamente queste macchine lavorano in batteria con numerosi fusi contemporaneamente
• 1785 → diffusione della macchina di Arcwright e delle macchine a vapore di Watt e Boulton
• Cartwright (1787) → invenzione del primo telaio meccanico
• dei bracci meccanici azionano la navetta grazie a motori a vapore
• Taylor →  Power Loom
• nuovo tipo di struttura per il telaio
• innovazione dell'arrotolare il tessuto una volta prodotto
• 1790 → sperimentazione nuove fibre tessili
• 1791 → telaio meccanico introdotto nelle fabbriche
• 1800 → produzione di Jenny a 120 fusi
• Joseph Marie Jacquart (1805) → Telaio a Schede Perforate
• c'è un sistema meccanico azionato da schede perforate per far salire e scendere i licci
• tessitore deve solo far muovere la navetta
• si ottengono motivi più complessi e raffinati
• ispira Barbage per la macchina alle differenze (computer)
• Macchina da cucire (1840) → Elia's Howe Sewing Machines

De Re Militari - Roberto Valturio

Nel De re militari (1452) Roberto Valturio (Rimini, 10 febbraio 1405 – 30 agosto 1475) (Informazioni su Roberto Valturio) espose e descrisse numerose invenzioni dell'epoca relative all'arte della guerra.

In questo importante testo non potevano mancare indicazioni relative a quelle che sono le nuove tecnologie per la navigazione

Ciò che maggiormente si nota dalle illustrazioni di Valturio è la possibilità di smontare e assemblare le imbarcazioni con una estrema semplicità grazie all'uso di perni e ganci. Questo era un elemento determinante per facilitare gli spostamenti.

Inoltre nel testo di notano anche alcune illustrazioni utili per la creazione di ponti che spesso venivano realizzati in poco tempo grazie al collegamento di alcune barche: Ponte di barche.

Alcune immagini tratte dal "De Re Militari"

Indirzzo nel quale è possibile trovare le immagini dei disegni di Valturio

Libro completo in lingua originale

STEP #17 - Abbecedario

A => Albero

B => Bussola

C => Colombo

D => Diporto

E => Equipaggio

F => Falla

G => Gavone

H => Harbor (Porto)

I => Incagliamento

L => Lorcha

M => Mare

N => Nave

O => Ormeggio

P => Poppa

Q => Quadra

R => Rotta

S => Scafo

T => Timone

U => Unghia

V => Varo

Z => Zavorra

Lezione 16 - 15/05/2020

Rapporto tra scienza e tecnica

Scienza nel Medioevo

• Introduzione del contesto storico → caduta Impero Romano (476 d.C.)
• Periodo di decadenza → si riflette su società e scienza (testi di basso livello e con argomenti non paragonabili alle epoche precedenti)
• Marziano Cappella (V sec d.C.) → Le nozze della filologia con Mercurio
• è un'allegoria didattica → una sorta di rima forma di enciclopedia
• testo migliore del medioevo ma con argomenti di basso livello
• Salverino Boezio (V/VI sec d.C.) → De Istitutione Arithmetica
• Boezio è uno degli uomini più colti del medioevo ma è più famoso per gli scritti filosofici
• testo troppo semplice simbolo di questa decadenza
• Ripresa anni 1000
• 2 nuove edizioni degli Elementi di Euclide → tradotte in latino dall'arabo
• Abelardo Bath (1100 circa)
• Giovanni Campano (1250 circa)
• entrambe ci fanno capire l'importanza del mondo arabo per la ripresa della cultura

Tecnica nel Medioevo

• Invenzioni Medioevali
• Mulino a Vento → ci sono diverse date di diffusione ma si pensa nel VI sec nel mondo arabo
• Aratro a ruote → anno 1000 circa
• si passa dal legno al metallo per una maggior efficienza
• Occhiali
• ci sono illustrazioni di uomini con occhiali
• predica del 1300 a Santa Maria Novella che ricorda questa scoperta
• Staffa → VI sec in Oriente
• nonostante alcuni errori nei film i romani non la conoscevano
• Ingegneri Medioevali → Casa della Sapienza di Bagdad (ingegneri pagati per ricerche che trovano numerosi sviluppi in ambito matematico)
• 1300 in Occidente → ci sono le prime teorie della dinamica
• Jean Burian (1300-1361) → teoria dell'impetus
• per la caduta dei corpi lanciati orizzontalmente
• diventa la nostra legge della quantità di moto
• è sbagliata ma si inizia ad avvicinasi a qualcosa di corretto
• Legge di Merton → una sorta di media di valori estremi
• primi passi verso l'integrazione
• formule che ritroviamo negli studi di Galileo

Mondo Bizzantino

• importanti innovazioni e invenzioni in ambito astrologico

1500

• Tartaglia → La Nova Scientia
• Teoria Balistica → utilizzando parti della teoria dell'impetus
• scopre l'angolo corretto per la gittata massima
• insieme a Cardano scopre la formula di risoluzione di un equazione di terzo grado (1540)
• fa capire l'importanza del rapporto tra scienza e tecnica e l'importanza dell'Italia
• Simon Stevin (1548-1620) → rappresenta il perfetto legame tra scienza e tecnica
• fonda una scuola di ingegneria
• inventa una nave su ruote
• scrive un testo sulle Frazioni Decimali
• dimostra l'equilibrio di corpi su un piano inclinato con i suoi sudi sulla statica
• Galileo Galilei (1564-1642) → segna l'inizio della fisica moderna e della dialettica tra scienza e tecnica
• nasce a Pisa e suo padre è un esperto di Musica Teorica
• La Bilancietta (1586) → primo testo, si ispira a Vitruvio
• soluzione del problema della corona di Archimede grazie all'uso di una bilancia e un secchio con dell'acqua per calcolare e usare la Spinta di Archimede
• dimostrazione empirica della Spinta di Archimede

Navigazione dei Vichinghi

I Vichinghi erano un popolo scandinavo che fece della navigazione la principale arma per spostarsi e razziare numerosi paesi, in primis Inghilterra e Francia, tra il VIII e l'XI secolo.

Uno degli elemento fondamentali della loro storia fu proprio lo stile delle loro imbarcazioni che erano perfettamente adatte ai loro scopi, erano i Dreki.

Caratteristiche dei Dreki

Le navi di questo tipo avevano una forma molto slanciata: lunghe e con un pescaggio poco profondo; questo gli conferiva la possibilità di una grande velocità e in questo modo erano in grado di navigare in acque molto basse addirittura intorno al metro di profondità (potendo sbarcare in modo molto rapido a pochi metri dalla costa). Inoltre la loro perfetta simmetria era un altro elemento determinante che permetteva la navigazione da entrambi i lati e facilitava una rapida fuga invertendo con semplicità il senso di navigazione.

Museo delle navi vichinghe di Oslo

Informazioni sull'epoca dei Vichinghi

Lezione 15 - 14/05/2020

Teatri di macchine

• Ripasso delle teorie di Raimondo Lullo, Giulio Camillo e Giordano Bruno
• Sviluppo dei nuovi generi letterari e dei Theatrum (di ogni tipo e di macchine)
• Tecniche di stampa di immagini → Acquaforte e Psilografica
• Importanza delle figure di Archimede e Pitagora presenti in ogni frontespizio
• Teatri in Francia
• Jaques Besson → Theatrum Instrumentorum et Machinarum (1556), Lione
• grandi rappresentazioni con pochissime didascalie in latino
• tradotto in spagnolo da Giulio Pascal nel 1602
• Agostino Ramelli → Le Diverse et Artificiose Machine (1588), Parigi
• immagine più ricche e belle
• Scritto in italiano
• Teatri in Germania
• Heinrich Zeising → Theatrum Machinorum in Sechs Theil Besthend (1607/14), Lipsia
• prima edizione tedesca
• Salomon De Caus → Les Raison des Forces Mouvantes (1615), Francoforte
• didascalie più ampie e dettagliate
• Jacob de la Strada Rosberg → Kunstliche Abrisz Aller Hand-Wasser-Wind-Rosz Und Hant (1627), Francoforte
• descrizione molto accurata delle macchine
• George Andreas Boeckler → Theatrum Machinarum Novum (1662), Norimberga
• frontespizio tipico del teatro e importanza di Guido del Monte per l'importanza culturale della tecnica
• disegni simili a quelli di Francesco di Giorgio
• Jacob Leupold, Lipsia
• Theatrum Machinarium Generale (1724)
• immagini più riferite alla fisica
• Theatrum Machinarium Molarium (1735)
• descrizioni di ogni tipo di mulino
• Theatrum Machinarium Hydaulicarum (1724-25)
• disegni con prospetti
• Teatri in Olanda
• T.Van Der Horst → Theatrum Machinarium of Kurige Verzameling (1736), Amsterdam
• immagini assonometriche
• jacob Polley → Theatrum Machinarium of Kurige Verzameling (1737), Amsterdam
• Johnnis Van Zyl → Theatrum Machinarium of Groot Algemeen Moolem-Boek (1761), Amsterdam
• Teatri in Italia
• VIttorio Zonca → Nuovo Teatro di Macchine e Edifici (1607), Padova
• scritto in italiano
• rivoluzione nella rappresentazione tecnica
• Esploso
• Scala Grafica
• Assionometria
• Giovanni Branca → Le Macchine (1929), Roma
• opera rozza e più modesta
• primi esempi di turbine a vapore

Evoluzione del Mulino fino alla turbina

• Mondo Primitivo
• macina molto semplice formata da una pietra piatta e una per schiacciare il frumento
• Mulino a Forza Animale → scoperto a Pompei
• presenza del doppio cono in pietra lavica e un arrecchio per la raccolta della farina
• racconti di Antipatro di Tessalonica sul dono del mulino da parte delle muse per alleggerire il lavoro delle donne
• Mondo Romano → testimonianze solo scritte di Vitruvio
• grandi impianti → Barbegal, mulini con strutture a cascata in un grande impianto
• mulini ad asse orizzontale → grazie alla forza dell'acqua del fiume, molto in uso per la farina
• mulino ad asse verticale → è il più semplice in caso di caduta di acqua e ha un sistema per alzare e abbassare la macina rotatoria
• mulini galleggianti → posti su barche o tenuti da catene per sfruttare tutta la forza del fiume
• Medioevo
• mulini a vento → indirizzabili per sfruttarli nel miglior modo
• mulini ad acqua → importante la formazione di un canale con la diga di tracimazione con canali di scarico (Parco della Pellerina a Torino)
• Mulini di Boeckler → Theatrum Machinarum Novum, albero che ruota e aziona martelli per follere la lana
• Machine de Marly → sistema per portare acqua a Versaille
• Bellidron →  Architecture Hydraulique (1737), trattato sull'organizzazione del sapere sull'acqua
• Jhon Smeaton → studi sui rendimenti dei mulini
• Oversht → più efficiente perché con la caduta dell'acqua dall'alto si evitano attriti
• Undershot → meno efficace per attrito dell'acqua
• Ruota Poncellet → fine 1700
• pale a cucchiaio
• una via di mezzo tra undershot e overshot che permette di sfruttare tutta l'energia  dell'acqua
• primi passi verso la turbina
• Turbina Jonval
• distributore permette di accelerare e direzionare acqua
• Ruota Pelton → 1800
• pale a cucchiaio divise in 2 per il bilanciamento
• presenza del distributore che permette alla ruota di acquisire molta velocità
• Ruota Kaplan → fine 1800
• presenza del distributore
• pale rotanti → permette di fungere sia come alternatore che come motore
• Ruota Francis
• girante con pale fisse
• lavora a metà tra le alte e le basse portate
• usata nelle dighe

L'arte dei Metalli

• Mondo Antico → Antico Egitto
• combustione in una piccola fornace di carbone di legno in cui si soffia dell'aria
• Mondo Romano
• grande produzione di piombo → ritrovati numerosi lingotti
• stele funeraria di un fabbro → una delle poche rappresentazione di un fabbro al lavoro con martello e tenaglie
• XI Secolo
• Marino di Jacopo (il Taccola) → De Machinis, descrizione dettagliata di una forgia
• 1500
• Vannocchio Bringucci → De La Pirotechnia (1540), descrive l'arte del fuoco guardando a 2 prodotti: la campana e i cannoni
• Georgius Agricola → De Re Metallica (1561), processi di lavorazione dalla coltivazione delle miniere alla produzione del bene ultimo
• Tra 1600 e 1700
• Carrellata di tutte le più importanti invenzioni, tecniche e produzioni di questo periodo
• Altoforno
• carbone (coke) inserito dall'alto e calore aumenta scendendo fino a 1600 gradi nel crogiolo
• si spilla ghisa che viene poi ossigenata in vasche
• importante l'insufflazione dell'aria preriscaldata
• Forno a Riverbero → Martin-Siemens (1850)
• innovazione è la camera di riverbero per riscaldare ancora di più l'aria
• Convertitore Bessener → trasformazione della ghisa in acciaio
• c'è una sezione in basso forata dalla quale di immette aria ad altissima pressione per farla gorgogliare nella ghisa
• la ghisa perde tutto il carbonio e si trasforma in acciaio
• Fornace elettrica ad arco
• utilizzata per rifondere rottami di ferro
• è a riverbero e il calore è prodotto dagli elettrodi

STEP #16 - Protagonista

Ci sono sicuramente state numerose figure relative alla navigazione molto importanti sia per quanto riguarda innovazioni determinanti per le tecniche di navigazione sia per quanto riguarda importanti imprese via mare. Vale però la pena di evidenziarne alcuni che hanno segnato la storia.

Cristoforo Colombo (1451-1506)

Cristoforo Colombo

Il ben noto italiano è sicuramente da ricordare per la sua incredibile scoperta e fortuna: pensava di poter arrivare in oriente passando l'Atlantico ma non aveva considerato la presenza dell'America (1492). Nel suo incredibile viaggio i velieri utilizzati furono le famose Caravelle (la Nina, la Pinta e la Santa Maria), un tipo di veliero portoghese.

Isambard Kingdom Brunel (1806-1859)

Isambard Kingdom Brunel

Brunel fu un ingegnere inglese che rivoluzionò la navigazione grazie ad alcuni colossi che solcarono l'oceano Atlantico come la famosa Great Eastern. Uno degli elementi, però, che fanno di Brunel uno dei protagonisti in questo ambito è la posa del primo cavo transatlantico con una nave per permettere le comunicazioni tra il vecchio e il nuovo continente.

Maggiori informazioni sulle navi di Brunel

Robert Fultron (1765-1815)

Robert Fulton

Egli, un'ingegnere americano, fu il primo a riuscire a apporre un motore a vapore ideato da James Watt su una nave per permettergli di avere una propulsione diversa da quella a vele: inventò così il primo battello a vapore: il Clermont (1807). Su commissione di Napoleone egli progettò anche uno dei primi sottomarini funzionanti della storia: il Nautilus.

Informazioni sul Clermont e sullo sviluppo delle navi a vapore

STEP #15 - Nel 900

U-Boot e Sonar durante la seconda guerra mondiale

Gli U-Boot

Durante seconda guerra mondiale una delle più importanti battaglie che si sono svolte durante tutta la guerra e stata quella navale nel territorio dell'Atlantico Nord Orientale. In questa continua lotta una le navi più utilizzate dai tedeschi furono gli U-Boot. Si trattava di sommergibili adatti alla navigazione in superficie già presenti nella prima guerra mondiale ma in quel periodo non vi erano ancora gli strumenti necessari per renderli decisivi invece come nella seconda.

Uno dei numerosi tipi ti U-Boot presenti nella seconda guerra mondiale

Il Sonar

Un altro elemento che fu determinante per in corso della seconda guerra mondiale e per lo sviluppo della navigazione sottomarina fu il Sonar. Inventato nel 1917 da Paul Langevin, si tratta di un sistema installato su ogni sottomarino odierno e dell'epoca in grado di utilizzare le onde sonore per rintracciare la posizione di altri sottomarini o sommergibili (nel caso della seconda guerra mondiale degli U-Boot.

Dopo uno scarso utilizzo dei sottomarini della prima guerra mondiale a causa dell'assenza dei sistemi per poter navigare in sicurezza, il sonar riporta alla luce la navigazione sottomarina rendendola una caratteristica fondamentale della seconda guerra mondiale.

Funzionamento del sonar

Funzionamento di un sonar

Interessante documentario sulla guerra nell'Atlantico (sottomarini e U-Boot)

Informazioni sul sonar e applicazioni tecnologiche

Lezione 14 -08/05/2020

Rapporto tra scienza e tecnica

Continuazione Archimede

• Eureka! → soluzione del problema della corona d'oro
• racconto di Vitruvio
• scoperta della spinta di Archimede
• Assedio di Siracusa → II Guerra Punica
• macchine di Archimede:
• ganci per ribaltare navi
• specchi ustori → testimonianza di Diocle di Dedalo
• collegamento con la tesi di Micheli sulla specializzazione delle arti per radicale passaggio di Archimede da scienziato a ingegnere
• Ritrovamento tomba di Archimede → Cicerone nel I secolo dopo essere diventato governatore di Sicilia
• Valutazione del Pigreco → Studi sui cerchi
• Studi su tangenti e integrali
• Quadratura della parabola → approssimazione dell'area grazie a triangoli
• Statistica → discussioni di Ernest Mach (1838-1916)

Relitto di Antykhitera

• Ritrovamento di statue e oggetti sul fondale probabilmente di una nave affondata dopo aver saccheggiato Rodi
• Ritrovamento del Meccanismo di Antykhitera → Planetario costruito da Tosidonio di Rodi

Prove a conferma della tesi di Micheli sulla specializzazione nelle discipline

• Testo di Fortino (100 d.C.) → sugli acquedotti romani
• Senofonte (431 - 354 a.C) → specializzazione nell'artigianato
• Erone di Alesssandria (I sec. d.C.) → testi sugli automi
• Ponte sul Reno → costruito da Giulio Cesare

Tesi sulle scoperte archeologiche

• Scoperte di Winkelmann
• Ricerca ingegneristica si Dionigi il Vecchio → crea un team di ingegneri
• Grandi innovazione → mulini ad acqua di Barbecal, prima sorta di struttura industriale

IV Secolo

Grande decadenza della cultura e della scienza → si intuisce dai testi

Lezione 13 - 06/05/2020

Ponti e Teatri di Machine

Continuazione storia dei ponti

• Ponte ferroviario a Giove (1917) → uso cavastrelli per alleggerire la struttura
• Ponte ferroviario a Renano (1917) →  standard di costruzione
• Rampa elicoidale di Lingotto →  importante per il calcestruzzo armato, si notano i negativi dei cassoni
• Plougaster Bridge (1930) a Brest → grandi archi in calcestruzzo con spazi vuoti per alleggierire
• Bohlbach Bridge (1932) →  Maillart, nuove strutture sottili in calcestruzzo
• Arve Bridge (1937) →  Maillart,  triplo arco sottile in calcestruzzo armato
• Golden Gate (1937)  a San Francisco → ponte di sospeso con cavi di dimensioni notevoli
• Ponte sul Simme (1939) → Maillart
• Tacoma Narrows Bridge (1940) → Disastro del crollo per le troppe oscillazioni causate dal vento
• Viaduct in Caracas (1952) in Venezuela → nuova tecnologia dei cavi metallici posti in trazione nel calcestruzzo, sollevamento come Eiffel
• La Guaria Bridge (1952) in Venezuela→ Freyssinet, grande arco in calcestruzzo armato
• Poonte di Bancuayagua (1959) a Cuba → strutture leggere in calcestruzzo armato
• Ponte Morandi sul Polcevera (1963-67) a Genova → strutture canoniche in calcestruzzo precompreso e travi oblique che fungono da tiranti
• Ponte dell'Iroise (1994) a Brest → Struttura a tiranti simile a quella di Genova
• Campo Volantin Footbridge (1997) in Calatrava → passerella pedonale  con strutture a fili metallici
• Ponte di Akashi (1998) in Giappone
• Ponte di Oresund (2000) tra Svezia e Danimarca → ponte più lungo d'Europa, controllo saldature italiano
• Langkawi Sky Bridge (2005) in Malesia → passerella sorretta da una sorta di grù
• Ponte Renzo Piano (2020) a Genova → Struttura simile a quella dello scavo di una nave

Protagonisti della storia dei ponti

• Perronet (1708-1794) → fondatore dell'Ecole de Pont et Chaussées
• Mylne (1733-1811) → grande innovatore
• Telford (1757-1833) → non può costruire il London Bridge ma crea il Menay Bridge
• De Prony (1775-1839) → grande direttore dell'Ecole de Pont et Chaussées
• Seguin (1786-1875) → costruttore di ponti francese
• Schneider (1805-1875) → importante famiglia di metallurgisti
• Brunel (1806-1859) → costruzione del tunnel sotto il Tamigi
• Eiffel (1832-1923) → costruzioni in ferro di ponti e strade e Tour, studi e esperimenti di aerodinamica
• Cottrau (1839-1898) → a Napoli e nel centro-sud  Italia per collegamento tra nord e sud
• Porcheddu (1860-1937) → sardo che studia al vecchio Politecnico di Torino
• Freyssinet (1879-1962) → grande progettista francese
• Morandi (1902-1989) → rinnova la scienza delle costruzioni

I ponti francesi

• Pont Neuf(1605) → archi ribassati in arenaria
• Pont de la Concorde (1791) → Perronet,  tripla struttura portante  per evitare vortici di acqua
• Pont des arts (1804) → De Prony, passerella metallica in ferro forgiato per snellirla
• Pont d'Agricole (1855) → grande arco con chiodature
• Pont au change (1860) → pilastri imponenti per archi ribassati
• Pont Luis Philippe (1861) → simile a Pont au change
• Pont Roiale (1865) → struttura medioevale con utilizzo di tecniche evolute
• Pont de Sully (1876) → strutture metalliche leggere
• Pont des invalides (1880) → freccia molto bassa con molta luce nonostante sia in pietra
• Pont Mirabeau (1896) → struttura metallica simile a quella di Eiffel
• Pont Alexandre III (1900) → supera la Senna con un unico grande arco, struttura di travi e archi di alleggierimento
• Passerrelle de Debilly (1900) → 2 grandi arcate in lamiere chiodate che sorreggono il piano
• Viaduct d'Austerliz (1905) → stessa strutture di Alexandre III ma per la metro
• Pont de Bir-Hakeim (1906) → 2 livelli, uno macchine uno metro
• Pont de Notre Dame (1913)
• Pont d'iena (1913-1932) → davanti alla tour
• Pont de la Tournelle (1928) → prime strutture in calcestruzzo armato rivestito in pietre
• Pont di Carrousel (1939) → strutture in calcestruzzo armato rivestito in pietre
• Pont de Grenelle (1968) → travature metalliche continue e chiodate
• Pont S.N.C.F. Passy-Grenelle (1968) → strutture ad arco metallico
• Pont Saint Luis (1970) → struttura esile di un unica trave
• Pont de l'Alma (1874) → unica trave e spazi tra pile per acqua
• Passerelle des Solfrino (2003) → uso di travi metalliche

I ponti a Roma

• Ponte Cestio → struttura medioevale con archi a tutto sesto
• Ponte Fabricio → archi a tutto sesto
• Ponte Milvio → più arcate a tutto sesto
• Ponte rotto (1598)
• Ponte dell'industria (1863) → prime strutture in ferro fuso con travatura reticolare
• Ponte Garibaldi (1888) → struttura snella montata con centine
• Ponte Palatino (1890) → struttura metallica
• Ponte Cavour (1891) → archi ribassati
• Ponte Regina Margherita (1891)
• Ponte Umberto I (1895)
• Ponte Mazzini (1902) → archi sempre con freccia minore e sempre più snelli
• Ponte Risorgimento (1910) → snellezza notevole per uso del calcestruzzo armato
• Ponte Vittorio Emanuele (1911) → struttura tradizionale
• Ponte Sublicio (1918) → non è in calcestruzzo armato
• Ponte Matteotti (1929) → struttura tradizionale
• Ponte Flaminio (1930)
• Ponte Duca d'Aosta (1942) → per commemorazione 20 anni di fascismo, snello in calcestruzzo armato
• Ponte Principe Amedeo (1942)
• Ponte della Magliana (1948) → calcestruzzo armato e metallo, ponte di collegamento con la periferia
• Ponte Testaccio (1948) → calcestruzzo armato
• Ponte Tor di Quinto (1960) →unica travatura in calcestruzzo armato
• Viadotto Ansa sul Tevere (1967) → Morandi stessa struttura del ponte di Genova
• Ponte di Spinaceto (1970) →struttura metallica con cassoni
• Ponte canale sul Tevere (1978)
• Ponte Nenni (1980) → passerella metallica
• Ponte Marconi (1995) → struttura metallica con pilastri in calcestruzzo
• Ponte della musica (2011) → Armando Trovaioli ponte innovativo per i 100 anni dell'unità d'Italia
• Ponte Settimia Spizzichino (2012) → arco reticolare a 3 piedi
• Ponte della scienza (2014) → creato per la città della scienza che poi non è mai stata realizzata

Fondazioni

• Mondo Antico:
• uso di palificate di castagno o di pietra:
• Villard de Honnecourt spiega dell'uso della sega per pareggiare la lunghezza delle palizzate
• uso di macchinari per piantare le palizzate
• Fondazioni ad aria compressa(1851, Ponte di Rochester)
• si una il sistena Triger con primo uso dell'aria compressa
• Fondazioni Pneumatiche:
• ideate da Corradin Zschokke   e portate in italia da Domenico Borini
• si scava a mano con aiuto di taglient
• camere di decompressione necessarie per alte pressioni

Teatri di macchine

• Importanza dell'invenzione della stampa intorno al 1450 da parte di Gutenberg
• Raimondo Lullo → macchine pensanti e alberi del sapere
• Theatrum → Giulio Camillo e l'idea delle tecniche mnemoniche per organizzare il sapere
• "L'idea di theatro" di Camillo
• Collegamenti con il teatro e gli oggetti di scena
• L'arte della memoria → Francis Yates, percorso mentale come un viaggio tra le stanze della casa
• Collegamento con la rima come tecninca mnemonica antica
• Giordano Bruno → Ars Memoriae e l'idea del pensare per immagini

STEP #14 - Nell'800

La prima traversata transatlantica a vapore(1819)

La nave Savannah

La nave Savannah è stata costruita nel New Jersey nel 1818. pensata inizialmente come una nave a scopo di trasporto di armamenti militari divenne invece un vascello ibrido. Si tratta infatti di un grosso veliero dotato però di uno motore a vapore in grado di fornire la maggior parte della propulsione.

L'impresa della Savannah

Il 24 maggio del 1819 la nave salpò del porto dell'omonima città capitanata da Moses Rogers (che partecipò anche alla costruzione della nave stessa) e dopo una serie di peripezie e bizzarre vicende relative al fatto che nessuno aveva mai visto una nave a vapore attraversare l'oceano, arrivò a Liverpool il 20 giugno contando un totale di 80 ore di utilizzo del motore a vapore.

Riconscimenti al capitano Moses Rogers

Informazioni e curiosità sul viaggio

Interessante conferenza sulla Savannah e sul suo capitano

Imprese di Brunel

Da ricordare per notevole importanza nell'800 ci sono le imprese di Brunel e delle sue traversate transatlantiche riuscendo anche nella prima posa di un cavo transatlantico per le comunicazioni.

Informazioni sulle imprese di Brunel

STEP #13 - Nell 700

Uso del "Turtle" come prima arma sottomarina

Il Turtle

Costruito da David Bushnell nel 1775 questo sommergibile era uno dei primi costruiti nella storia e aveva dimensioni notevolmente ridotte, pensato per la presenza di un unico individuo a bordo. Bushnell sfruttò i suoi studi sulla detonazione sott'acqua per installare sul sommergibile un sistema di trivella in grado di perforare lo scafo delle navi e inserire un ordigno in grado di esplodere sott'acqua.

Informazioni sul Turtle

Missione di Ezra Lee: primo uso militare di un sommergibile(1777)

Nel 1776 il soldato Erza Lee si offre volontario per quello che viene ricordato come il primo tentativo di utilizzo della navigazione sottomarina con scopi militari.
Il suo compito era quello di raggiungere la nave ammiraglia della marina inglese(Eagle) armeggiata nel porto di New York, trivellarne lo scafo e inserire un ordigno per la detonazione. Ciò che però non era stato preso in considerazione da Bushnell era uno strato metallico nello scafo della nave inglese che gli strumenti del suo sommergibile non sono stati in grado di penetrare. La missione e quindi fallita ma non l'intento degli americani: pochi giorni dopo, gli inglesi preoccupati da questa vicenda ritirarono le loro navi dal porto.

Missione di Lee

Storia dell'evoluzione dei sottomarini

Vicenda Interessante : "Maria"

Nel 1774, prima della riuscita di David Bushnell, John Day aveva cercato di realizzare un sommergibile di dimensioni notevoli e ma la vicenda da ricordare è la sua sfortunata inaugurazione: il Maria (come era stato nominato) affonda poco dopo il varo e così John Day diventa la prima vittima a bordo di un sommergibile.