Associazione culturale
Vulcani e Ambiente
Esperienza inSegna 2015
I temi di esperienza inSegna visti da VeA
Il cibo come relazione tra i terreni vulcanici sempre molto fertili e ricchi di
sostanze particolari che rendono a loro volta unici cibi e bevande. La nostra
associazione ha realizzato un poster che illustra le relazioni tra cibo, vini e
vulcani in una terra come la Sicilia.
La luce intesa come fonte di conoscenza e scoperta se illumina il vetrino di
un microscopio o come fonte di gioco e di immaginazione se fa brillare i
colori e le forme cangianti di un caleidoscopio. La nostra associazione ha
costruito per questo tema, in modo assolutamente artigianale, un
microscopio ed un caleidoscopio che ci faranno seguire queste due vie della
luce.
L’energia della terra e dei vulcani intesa come geotermia. La nostra
associazione ha simulato per questo tema, un campo geotermico in
miniatura che alimenta il riscaldamento di un’abitazione.
CIBO
vini, cibo e vulcani
Il poster realizzato per trattare il tema del cibo, dal titolo «Vini, cibo e
vulcani», affronta a sua volta quattro argomenti principali:
Vini e cibi nei suoli
vulcanici
Vini e cibi particolari del
Monte Etna, delle isole
Eolie e di Pantelleria
La fertilità del suolo
vulcanico
Il rischio vulcanico
LUCE
Le vie della luce
Per questa sezione sono stati realizzati in modo artigianale due oggetti che
sfruttano la luce per creare immagini particolari.
Il microscopio è un importantissimo strumento di studio e conoscenza; in
geologia e vulcanologia, come in generale nelle scienze, consente di
visualizzare aspetti dei campioni (nel nostro caso delle rocce), che ci
possono far comprendere tanto sulla natura delle rocce stesse.
Il caleidoscopio è invece un oggetto di puro divertimento, capace di
sfruttare la riflessione della luce su specchi posizionati in modo opportuno e
di creare immagini colorate e cangianti che stimolano la fantasia di chi le
guarda.
Tante volte guardando le immagini delle rocce al microscopio lo spettacolo è
così bello e colorato che sembra di trovarsi davanti ad un caleidoscopio…
LUCE
Le vie della luce
Fonte: da Istituto e Museo di storia della Scienza
http://brunelleschi.imss.fi.it/esplora/microscopio/dswmedia/risorse/costruire_microscopio.pdf
Il microscopio
il microscopio ottico è costituito da due lenti:
l’obiettivo e l’oculare.
L’obiettivo forma un’immagine ingrandita e
capovolta, chiamata “immagine intermedia”.
L’oculare è posizionato sull’asse ottico in modo
tale che il suo fuoco anteriore si trovi in
corrispondenza dell’immagine intermedia; in
questo modo l’oculare funziona come una lente
d’ingrandimento, con cui l’occhio osserva
l’immagine intermedia.
Costruirsi
un
microscopio
secondo
la
configurazione della figura qui accanto è
relativamente facile; bisogna però disporre di
due lenti adatte.
LUCE
Le vie della luce
La realizzazione del microscopio
Una possibilità è usare lenti di recupero, come quelle delle macchine fotografiche “usa
e getta”, che hanno una focale* intorno a 35 mm. Queste lenti si possono usare sia
per l’obiettivo sia per l’oculare.
Qui faremo conto di avere due lenti di questo tipo, e descriveremo la costruzione di un
microscopio di 20 ingrandimenti circa, fatto di materiali semplici e non costosi.
* Che cos'è la focale? Questo termine deriva dalla proprietà delle lenti forti di concentrare a tal punto la luce del Sole da
incendiare oggetti combustibili. La distanza a cui devono essere tenuti tali oggetti è stata chiamata distanza focale. In
ottica si è più precisi e si definisce focale la distanza dalla lente alla quale un raggio, in origine parallelo all'asse
ottico, interseca l'asse dopo essere stato deviato dalla lente.
LUCE
Le vie della luce
Il materiale necessario
2 lenti, focale 35 mm (da macchine fotografiche “usa e getta”)
2 rondelle, diametro 17 mm
1 dischetto di cartoncino nero, diametro 17 mm, con foro centrale
di diametro 4 mm
1 tubo di plastica, lunghezza 165 mm, diametro interno 18 mm
1 foglietto di carta nera opaca, dimensioni 160mm x 56mm
1 tavoletta di legno, dimensioni 140mm x 140mm x 10mm (per
fare il tavolino)
1listello di legno, dimensioni 150mm x 30mm x 20mm (per fare la
colonna)
1 listello di legno, dimensioni 100mm x 30mm x 20mm (da unire
alla colonna)
4 viti a legno, lunghezza 35 mm
1 foglio di plastica pieghevole, 180mm x 30 mm
2 pastiglie di gommaplastica adesiva modellabile (del tipo usato
per attaccare biglietti nelle bacheche, al posto delle puntine da
disegno)
LUCE
Le vie della luce
Il montaggio del microscopio
1.
Arrotolare il foglietto di carta nera e inserirlo
nel tubo di plastica (serve per “annerire”
l’interno del tubo, e assorbire la luce
parassita).
2.
Appoggiare il dischetto di cartoncino nero su
una rondella, e su questo porre una lente
(sarà l’obiettivo). Fare un “salamino” con una
pastiglia di gommaplastica e metterlo ad
anello intorno alla lente.
3.
Premere il tubo contro la rondella con la
lente, in modo da unire le parti. Rimuovere la
gommaplastica in eccedenza.
4.
Appoggiare la seconda lente sulla seconda rondella, e intorno porre un nuovo anello di gommaplastica.
Premere l’altra estremità del tubo contro la rondella con la lente. Quest’ultima sarà l’oculare.
5.
Fissare un listello di legno alla tavoletta con due viti da sotto. Fissare il secondo listello al primo,
lateralmente con due viti, lasciandole un po’ allentate.
6.
Piegare il foglio di plastica in due, e inserire le estremità libere tra i due listelli. Inserire il tubo del
microscopio nell’ansa del foglio di plastica, e stringere le viti di fissaggio del secondo listello.
LUCE
Le vie della luce
Fonte: «Un microscopio da mille lire»
http://www.funsci.com/fun3_it/comp1/comp1.htm e http://www.funsci.it/
E’ possibile anche realizzare microscopi con maggiori ingrandimenti. Per un
microscopio da circa 75 ingrandimenti, obiettivo ed oculare vengono costruiti con due
lenti ciascuno.
L'oculare: per realizzarlo si utilizzano due lenti ricavate dalle macchine fotografiche
usa e getta; si montano le lenti con la convessità rivolta verso l'interno. La distanza
fra le lenti dev'essere di 2/3 della loro focale. Quindi, se le lenti che impieghiamo
hanno la focale di 35 mm, bisogna tenerle alla distanza di 23 mm.
Per microscopio da 75 ingrandimenti
Per trovare i tubi o i
raccordi adatti per
queste lenti si può
cercare in negozi di
prodotti plastici e
nelle ferramenta.
LUCE
L’obiettivo: in questo caso le due
lenti devono essere montate vicine
l'una all'altra e con la parte
concava rivolta verso il campione
alla distanza di circa 2 mm l'uno
dall'altro per mezzo di un anellino
distanziale.
Qui
sono
state
utilizzate due rondelle dallo
spessore di 1 mm ciascuna.
Successivamente l’obiettivo è stato
inserito in un piccolo tubo di
plastica che serve da supporto per
il seguente montaggio nel tubo
principale.
Le vie della luce
LUCE
Le vie della luce
Il diaframma dell’obiettivo: si tratta di un dischetto di
plastica nera con un foro di 1,5 mm, preso sempre dalla
macchina usa e getta, montato davanti alla prima lente
dell'obiettivo.
Le lenti ricavate dalle macchine fotografiche usa-e-getta sono
affette da aberrazioni* troppo forti per essere impiegate a
piena apertura. Per migliorare le prestazioni di queste lenti
bisogna inserire un diaframma davanti all'obiettivo. Questo
diaframma limita l'apertura delle lenti e le utilizza nella loro
parte migliore. Non si può neppure stringere troppo questo
foro perché ad un certo punto la nitidezza dell’immagine
tornerà a calare. Questo diaframma ha dunque l'importante
funzione di ridurre le aberrazioni dell'obiettivo e migliora
grandemente la qualità delle immagini prodotte
* L'aberrazione di un sistema ottico è la differenza tra l'immagine effettiva, reale o virtuale, formata dal sistema e
l'immagine che si voleva ottenere. Le aberrazioni possono dare (di solito più sulla periferia dell'immagine che al suo
centro) scarsa nitidezza, deformazioni dell'immagine, differenze tra le immagini corrispondenti ai diversi colori, non
uniformità della luminosità
LUCE
Il montaggio dell’ottica
L'obiettivo e l'oculare devono essere montati sul
tubo principale. La figura mostra le principali
quote ottiche del microscopio e le quote di
montaggio di questi componenti.
Per evitare riflessi va foderato l'interno con un
foglio adesivo di velluto nero e si può anche
inserire un diaframma intermedio del diametro di
circa 10 mm.
L'eliminazione di questi riflessi aumenterà il
contrasto dell'immagine
Qui si vede il foglio velluto nero con cui rivestire l’interno del tubo
ed il diaframma intermedio
Le vie della luce
LUCE
Le vie della luce
La realizzazione dell’ottica
OBIETTIVO
OCULARE
OBIETTIVO
OCULARE
LUCE
Le vie della luce
Il montaggio sui supporti
Infine l’ottica va montata
su un supporto.
Nel primo caso è stato
utilizzato nuovamente il
supporto creato per il
primo microscopio da 20
ingrandimenti.
Nel secondo caso è stato
realizzato un supporto in
legno un po’ più articolato
con il quale si può
osservare il campione in
trasparenza
con luce
proveniente dal basso.
LUCE
Le vie della luce
Fonte: «Come funzione un caleidoscopio»
http://it.wikipedia.org/wiki/Caleidoscopio
Il caleidoscopio
Il nome deriva dal greco καλειδοσκοπεω, ("vedere bello"); si tratta di uno
strumento ottico che si serve di specchi e frammenti di vetro o plastica colorati
per creare una molteplicità di strutture simmetriche.
Appoggiando l'occhio ad un'estremità (come
guardando in un cannocchiale) e ruotando l'intero
strumento è possibile vedere delle figure
geometriche simmetriche colorate, generatesi
dall'unione dell'immagine diretta dei frammenti e
di quelle create dalle riflessioni negli specchi;
continuando a ruotare il caleidoscopio stesso, le
figure mutano e cambiano colore e forma, senza
mai ripetersi.
LUCE
Le vie della luce
La realizzazione del caleidoscopio
Si tratta di un tubo opaco (di plastica o cartone) al cui interno sono disposti per
lungo alcuni specchietti piani rettangolari di uguali dimensioni che formano un
triangolo equilatero.
Il fondo dell’oggetto è costituito da due pareti
trasparenti, delle quali quella esterna è opaca,
contenenti tra loro frammenti mobili di vetro o
plastica colorata.
L’osservatore, grazie alla luce che entra dal
fondo, vede una grande varietà di figure
simmetriche prodotte dalla riflessione dei
frammenti di vetro sugli specchi. Le figure
variano continuamente con la rotazione del
tubo.
LUCE
Le vie della luce
Il materiale necessario
- un tubo di cartone o di plastica
- tre specchietti rettangolari uguali tra di loro in larghezza ed in lunghezza al tubo
- 2 cerchi adatti alla dimensione del tubo di materiale trasparente
- oggettini colorati (ad es. perline)
- cartoncino
- carta adesiva
- forbici
- nastro adesivo
- colla
LUCE
Le vie della luce
Il montaggio del caleidoscopio
1. Si inseriscono nel tubo di cartone o plastica i tre specchietti componendoli in modo da
formare un prisma con le superfici che riflettono verso l'interno.
2. Si chiude il tubo, da un lato con un cartoncino a cui sarà stato fatto un foro centrale, che sarà
il punto da cui guardare.
3. Dalla parte opposta del tubo si posizionano i due cerchi trasparenti tra cui si andranno a
sistemare gli oggetti colorati.
4. Infine si riveste il caleidoscopio
con la carta adesiva.
con la
ENERGIA
la geotermia
Per questa sezione l’esperienza che verrà riprodotta sarà una simulazione
di un sistema geotermico naturale.
Un sistema geotermico è formato da tre elementi: la sorgente di calore,
il serbatoio ed il fluido, che è il mezzo che trasporta il calore.
La sorgente di calore può essere una
intrusione magmatica a temperatura molto
alta (›600°C), che si è posizionata a
profondità relativamente piccola (5-10 km),
oppure, come in certi sistemi a bassa
temperatura, il normale calore della Terra.
Il fluido geotermico, nella maggioranza
dei casi, è acqua meteorica in fase liquida
o vapore, in dipendenza dalla sua
temperatura e pressione. Quest’acqua
spesso trascina con se sostanze chimiche
e gas, come CO2, H2S ed altri.
Il serbatoio è un complesso di rocce calde permeabili nel
quale i fluidi possono circolare assorbendo il calore. Il
serbatoio generalmente è ricoperto da rocce impermeabili
e connesso a zone di ricarica superficiali dalle quali le
acque meteoriche possono sostituire, totalmente o
parzialmente, i fluidi perduti attraverso vie naturali (per
esempio sorgenti) o che sono estratti mediante pozzi.
ENERGIA
la geotermia
Schema di un sistema geotermico
ENERGIA
la geotermia
Nel nostro caso, all’interno di una struttura più grande
verrà posizionato un fornelletto elettrico da campo, per
simulare la sorgente di calore.
Il serbatoio verrà realizzato per mezzo di una beuta di vetro
pirex resistente al calore dotata di un tappo di gomma per
simulare la roccia confinante il serbatoio, attraverso il tappo
un tubicino di plastica porterà il fluido fino alla superficie.
Il fluido geotermico nel nostro esperimento sarà acqua.
ENERGIA
la geotermia
Accendendo il fornelletto si fornirà energia al sistema, il liquido presente
nella beuta si riscalderà fino ad arrivare all’ebollizione con conseguente
formazione di vapore che simulerà l riscaldamento di una piccola casa.
