Liceo Scientifico Tecnologico L. da Vinci, Lanciano
Anno Scolastico 2009/2010
Il Motore elettrico nella società di massa
Alunno: Priori Mario
Classe: V Lst-A
Docenti referenti:
- Prof. Quintino d’Annibale
- Prof. Arturo Ventrella
- Prof. Marco Nicastro
- Prof. ssa Giuseppina Palazzoli
- Prof. ssa Rosamaria Di Loreto
- Prof. Rocco Piccone
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Sommario
FISICA................................................................................................................................................ 2
MOTORE ELETTRICO A CORRENTE CONTINUA ...................................................................... 3
MATEMATICA .................................................................................................................................. 6
ENERGIA IMMAGAZZINATA IN UN CAMPO MAGNETICO ................................................... 6
CHIMICA .......................................................................................................................................... 7
REGOLA DI MARKOVNIKOV ..................................................................................................... 7
INGLESE: ........................................................................................................................................... 8
THOMAS ELIOT............................................................................................................................. 8
STORIA .............................................................................................................................................. 9
LA SOCIETA’ DI MASSA.............................................................................................................. 9
ITALIANO ........................................................................................................................................ 11
GIOVANNI PASCOLI ................................................................................................................ 11
INFORMATICA E SISTEMI .............................................................................................................. 13
TRASDUTTORI DI TEMPERATURA.............................................................................................. 13
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FISICA
MOTORE ELETTRICO A CORRENTE CONTINUA
Parlando dei motori elettrici a corrente continua possiamo dire che un primo
prototipo fu inventato da Faraday nella prima metà del 1800, usando un cavo elettrico
fissato verticalmente ed immerso nel mercurio, nel piatto vi era anche un magnete,
quando la corrente elettrica veniva fatta scorrere nel cavo esso girava attorno al
magnete.
Al giorno d’oggi i motori a corrente continua sono del tutto diversi da quello
inventato da Faraday: sono formati da un guscio esterno magnetico, al suo interno vi
è un albero dove sono fissati due avvolgimenti di spire in cui scorre corrente
continua, alle due estremità dell’albero vi è un commutatore che inverte il senso della
corrente ad ogni mezzo giro compiuto.
Quindi passiamo alla descrizione delle principali fasi di un motore a corrente
continua:
In questa immagine è illustrato il momento in cui la corrente scorre nelle spire,
quindi secondo la legge di Lorenz sulla spira si creerà una coppia di forze dovuta al
passaggio di corrente in un campo magnetico, questa forza fa ruotare le spire finché
non si allineano con il campo magnetico.
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Quindi nella seconda fase l’albero continua il suo moto per arrivare all’allineamento.
Nella terza fase avviene l’allineamento delle spire con il campo magnetico, quindi
teoricamente il motore si dovrebbe fermare, però i cavi sono collegati, tramite delle
spazzole, ad un commutatore che in questa fase, come in quella opposta, inverte il
senso della corrente nelle spire, quindi per la regola delle tre dita, le spire dovranno
allinearsi al campo e il moto continua.
Affrontando teoricamente il meccanismo che fa funzionare un motore a corrente
continua, si deve introdurre il concetto di momento torcente su una spira percorsa
da corrente, infatti se noi abbiamo una spira quadrata percorsa da una quantità di
corrente immersa in un campo magnetico, si andrà a formare su di essa, secondo la
regola di Lorenz, una coppia di forze, nel nostro caso F e –F, che saranno concordi ad
esercitare un momento sulla spira, che la fanno ruotare attorno al suo asse centrale,
finché la spira non si allineerà con il campo magnetico, questo movimento prende il
nome di momento torcente.
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Nello schema riportato sotto si vede come le forze per ogni lato sono disposte
secondo la regola della mano sinistra, le forze giacenti lungo i lati più corti non sono
menzionate perché si annullano a vicenda, solo quelle lungo i lati lunghi
contribuiscono alla rotazione, quindi andiamo a definire il momento torcente, che ha
la stessa definizione di momento meccanico, quindi forza per spostamento, come
primo passaggio andiamo a definire la forza:
Nel nostro caso le forze che generano momento sono quelle applicate sul lato a
(schema), è il loro braccio rispetto all’asse è la metà del lato b, quindi:
Facendo le dovute somme si avrà:
Volendo generalizzare questa relazione per un numero N di spire, avremo:
In questa relazione N rappresenta il numero di spire, a il lato lungo che va ha formare
la forza (come in figura), b il braccio.
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MATEMATICA
ENERGIA IMMAGAZZINATA IN UN CAMPO MAGNETICO
Dei campi magnetici abbiamo già parlato in fisica, e come essi fanno funzionare un
motore elettrico a corrente continua, ma essi sono in grado anche di immagazzinare
energia che adesso andremo a vedere dal punto di vista matematico.
Ipotizzando di avere un solenoide di induttanza L collegato ad un generatore di f.e.m.
, quindi si genera nel circuito una f.e.m. autoindotta:
Questa è legata alla f.e.m. del generatore e alla resistenza del circuito, facendo anche
riferimento alla legge delle maglie, dalla seguente relazione:
Dove di/dt è la rapidità con cui varia l’intensità di corrente.
Se nel circuito fluisce la carica elementare dq=idt, l’energia fornita dal generatore nel
circuito sarà:
L’ultimo termine di questa relazione rappresenta l’energia che disperde sottoforma di
calore nella resistenza, mentre il termine Li di rappresenta l’energia che si accumula
nel campo magnetico concatenato con il solenoide.
Quindi se l’intensità di corrente varia da 0 a i, l’energia accumulata nel campo è:
Che corrisponde proprio alla relazione fisica che regola l’energia magnetica
immagazzinata in un campo magnetico.
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CHIMICA
REGOLA DI MARKOVNIKOV
Vladimir Markovnikov era un chimico russo, noto per la regola che porta il suo
nome.
Facendo qualche accenno sulla vita, lui frequentò l’università come uno studente di
legge, ma presto rimase affascinato dalle lezioni di chimica nella stessa università.
Dopo la laurea in chimica si trasferì due anni in Germania per i primi sbocchi
lavorativi, per poi tornare in Russia dove iniziò il dottorato, proprio in questo periodo
tenne le sue prime lezioni come professore straordinario, e cominciò a lavorare sugli
effetti di orientazione nelle reazione di addizione elettrofila che lo portarono a
formulare nel 1869 quella che è conosciuta dai chimici di tutto il mondo come regola
di Markovnikov.
In chimica la regola di Markovnikov è una regola che indica l’orientamento
preferenziale delle carica in una reazione di addizione elettrofila, affermando che
l’idrogeno si lega al carbonio più idrogenato del doppio legame.
Ed ha la seguente definizione:
“Quando un alchene di struttura asimmetrica si combina con un acido alogenidrico,
l'idrogeno si attacca al carbonio del doppio legame che è legato al maggior numero
di atomi di idrogeno, mentre l'alogeno si lega al carbonio del doppio legame più
povero di idrogeno”
Questo perché quando un atomo di idrogeno si lega con uno dei due atomi di
carbonio, legati tramite doppio legame, si forma un carbocatione. Un carbocatione è
tanto più stabile quando più la carica sarà delocalizzata su altri atomi, quest’ultimo
passaggio si realizza grazie ad uno spostamento parziale degli elettroni dei legami σ
C-H e C-C verso l’atomo di carbonio positivo, se il carbocatione è circondato da
atomi di carbonio sarà più facile disperdere la carica.
Quindi si può affermare che nelle reazioni di addizione elettrofila è favorita la
formazione di carbocationi terziari rispetto ai secondari e secondari piuttosto che
primari, come già detto per far
si che la carica si delocalizzi
meglio.
Reazioni che seguono
l'orientamento inverso, ovvero
in cui l'idrogeno va a legarsi
all'atomo di carbonio meno
idrogenato, vengono dette
"anti-Markovnikov".
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INGLESE:
THOMAS ELIOT
Eliot is the best known and influential personality of poetic Modernism and one of
the greatest English poets of the
century. His first volume of verse, Prufrock
and other observations, appeared in 1917. His most important composition is The
Waste Land, the poem was edited and reduced to grater intensity by Ezra Pound, to
whom it is dedicated, and come out in1922. Others of his compositions were: Ash
Wednesday, Murder in the Cathedral, Four Quartets.
Thomas Eliot had by this time become internationally acclaimed, and in 1948 he was
awarded the Nobel Prize for literature. He is worth to remembered as poet and
dramatist by the critics. Eliot left several assays, which greatly contributed to define
the modern age and the role of culture.
An American by birth and a cosmopolitan by vocation and education. He
acknowledged a special debt to Dante, he considered a model for his own poetry. If
Dante was to him “the Poet” par excellence, Eliot also acknowledged other
influences: the Metaphysical poets, the Symbolism and Baudelaire.
The Waste Land is a typical example of Modernism. Based on various legends, it
portrays modern London as a sterile, west land, and expresses the depression and
cynicism of the post war period. The poem is built around several symbols, the most
important of which are drought and flood, representing death and rebirth.
The main difficulty for the reader is to understand its meaning: there seems to be no
beginning and no end; thoughts appear unfinished; there are abrupt shifts; the
characters are not clearly defined and the events cannot be located at a particular
place; the past merges with the present.
The name of Thomas S. Eliot is often associated with that of the Italian poet Eugenio
Montale. They know and admired each other’s works, and shared a sense of solitude
and uneasiness in the modern world, that they perceived as sterile and often hostile.
Montale adopted the use of objective correlative, that he found very congenial to his
own poetry and became typical of large part of his output.
The following poem presents life as barren, unpleasant, waste land; here we find a
very famous objective correlative, the wall covered with pieces of broken glass,
which produces the emotion of frustration, desolation, of feeling alone in a hostile
reality.
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STORIA
LA SOCIETA’ DI MASSA
Sicuramente il clima storico in cui Faraday faceva i suoi primi esperimenti sul motore
elettrico, era volto ad un progresso in tutti gli ambiti, specialmente in quello
tecnologico, infatti ci troviamo nel periodo dei primi sviluppi della società di massa.
Parlando di questo passaggio storico introduciamo in primo luogo il significato del
termine massa, che sta ad indicare un aggregato omogeneo in cui i singoli tendono a
scomparire rispetto al gruppo.
In primo piano in questa società vi è un grande sviluppo delle relazioni sociali, infatti
con il grande sviluppo degli agglomerati urbani vi è una maggiore frequenza di
incontro tra la popolazione, però, questi rapporti assumono un carattere anonimo e
impersonale, specie nelle grandi istituzioni statali; inoltre in questo periodo viene
introdotta una vera e propria economia di mercato. Grande caratteristica di questo
periodo storico fu l’industrializzazione, infatti, i paesi più industrializzati conobbero
dalla fine dell’800 alla prima guerra mondiale un intensa espansione in questo campo.
In questo periodo il numero di operai nelle aziende era pressoché raddoppiato, quindi
vi fu un vero è proprio ampliamento del mercato su scala mondiale, per consentire
questo vi fu l’introduzione, per prima dalla Ford, della catena di montaggio, quindi la
produzione in serie che consentiva una rete commerciale molto più allargata, grazie
ad una produzione sempre maggiore, si riaprirono le vendite a domicilio, con forme
di pagamento agevolato. Su questi processi vi furono anche dei veri e propri studi, tra
cui quello di Taylor, che pubblicò un libro che si basava sullo studio sistematico del
lavoro in fabbrica, con rivelazioni di tempi standard, regole e ritmi.
In questo grande clima di benessere, e questi nuovi incarichi in ambito lavorativo, si
formarono anche dei nuovi ceti sociali, che venivano divisi in base alla manodopera
generica, i lavoratori qualificati, il lavoro autonomo e il lavoro dipendente.
Sicuramente una buona posizione in questi ceti era ricoperta dai cosiddetti “colletti
bianchi”, che erano chiamati così perché erano vestiti sempre in camicia, essendo
degli impiegati, assolvendo ad incarichi istituzionali.
In questa società volta alla modernità, non vi potevano essere delle differenze
d’istruzione, infatti, in questo periodo si fece capire alla popolazione che l’istruzione
non era un privilegio delle alte classi sociali, ma, era aperta a tutti, e con ciò si
portarono anche nuovi posti di lavoro; quindi l’istruzione fu resa obbligatoria fino
alla quinta elementare, e furono migliorate le scuole medie e superiori; con ciò vi fu
una rilevante diminuzione del tasso di analfabetismo. Forse una conseguenza di
questo fu un aumento radicale delle vendite dei giornali e dei quotidiani, quindi le
case editrici furono costrette ad aumentare le tirature e vi fu l’introduzione delle
agenzie di stampa. In questo contesto storico non fu dimenticata la parte militare,
infatti, fu introdotto il servizio militare di leve con delle ferme variabili; questo
servizio fu incentivato anche dal fatto che con l’introduzione della ferrovia gli eserciti
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potevano spostarsi su territori ampi in poco tempo, quindi così si formarono i
moderni eserciti di massa.
In questo clima di modernizzazione vi era anche un bisogno di affermazione della
democrazia, infatti, il voto era aperto a tutto il popolo maschile solo in Francia,
Germania e Svizzera, e un altro grande frutto di questa società fu di aprire il voto a
tutta la popolazione maschile maggiorenne, indipendentemente dalle classi di
appartenenza, quindi andarono nascendo i primi partiti di massa, fra cui il partito
socialdemocratico tedesco, per il controllo dei diritti dei lavoratori aumento il numero
di associazioni e di sindacati che si trovavano all’interno delle aziende stesse. Alla
vista di tutto ciò il popolo femminile volle anch’esso rivendicare i suoi diritti, come
quello elettorale, e quello dell’accesso agli studi universitari, questa protesta ebbe il
suo apice in Gran Bretagna, dove vi era la protesta delle suffragette, rivendicando il
diritto di suffragio, questi movimenti furono lunghi e decisi anche con marce sul
parlamento; però questi movimenti furono abbandonati e cessarono nel silenzio.
Molto più fortunati furono gli operai, infatti, furono assicurati contro gli infortuni, fu
istituita una pensione di vecchiaia e sussidi per disoccupati. Si cerco anche di
diminuire le ore di lavoro ad un numero ragionevole e il diritto ad almeno ad un
riposo settimanale, inoltre, furono introdotte delle imposte dirette, sul reddito, e
diminuite quelle indirette, che gravano sui consumi e sulle attività economiche.
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ITALIANO
GIOVANNI PASCOLI
Giovanni Pascoli nacque a San Mauro di Romagna nel 1855, dai sette ai quattordici
anni studiò in un collegio ad Urbino, che dovette lasciare per la morte del padre,
ucciso da sconosciuti mentre tornava a casa. Dopo molti lutti in famiglia si iscrisse
alla facoltà di lettere dell’università di Bologna. Aderì anche ad iniziative socialiste,
ma dopo un attentato al re Umberto I fu arrestato e decise che la sua carriera politica
sarebbe finita lì. Dopo questo episodio si laureò ed insegno prima latino e greco in
alcuni licei, poi lettere alle università di Messina e Pisa, finché non ottenne la cattedra
a Bologna lasciatagli dal Carducci. Morì a Bologna nel 1912.
Per quanto riguarda il suo pensiero Pascoli ebbe una concezione dolorosa della vita,
sulla quale influirono due fatti principali: la tragedia familiare e la crisi del
positivismo.
La tragedia familiare colpì il poeta il 10 agosto 1867, quando gli fu ucciso il padre.
Alla morte del padre seguì, quella della madre, della sorella maggiore, Margherita, e
dei fratelli Luigi e Giacomo. Questi elementi lasciarono in lui quell’impressione del
nido familiare distrutto, quindi da ricostruire faticosamente. Infatti, uno dei testi di
punta del Pascoli è il “X Agosto”, che è un poema dedicato alla morte del padre
Ruggero, ucciso mentre tornava a casa da una fiera; nella mente del poeta, allora
dodicenne, è rimasta per sempre impressa la crudeltà, anche a trent’anni di distanza.
L’altro elemento che influenzo il pensiero di Pascoli, fu la crisi del positivismo, che
si verificò verso la fine dell’Ottocento e travolse i suoi miti più celebrati: la scienza
liberatrice e il progresso.
Il Pascoli, nonostante fosse inizialmente un seguace delle dottrine positivistiche, non
solo riconosce l’impotenza della scienza di fronte ai problemi umani e sociali, ma
l’accusa anche di aver reso più infelice l’uomo, distruggendo in lui la fede di Dio e
l’immortalità dell’anima, che era stata per secoli il suo conforto.
Da questa constatazione fu tratto a formulare una teoria etico – sociale, di origine
sentimentale, improntata ad un umanitarismo generico, contenuta nella prefazione
della raccolta Myricae, che fu così chiamata non solo per indicare l’argomento
prevalentemente campestre, ma anche per indicare la sua inferiorità nei confronti del
maestro Carducci, infatti, le myricae erano delle piante non pregiate. Quindi il Pascoli
vuole dire che il male e il dolore sono un prodotto degli uomini e non della natura, il
Pascoli esorta a bandire, nei loro rapporti, l’egoismo, la violenza, la guerra, ad unirsi
e ad amarsi come fratelli nell’ambito della famiglia, della nazione, dell’umanità.
Questa condizione è rappresentata dalla poesia dei due fanciullini, che dopo essersi
picchiati vengono messi a letto, nel buio e per paura si abbracciano.
La poetica di Pascoli è legata alla sua concezione del mistero come realtà che ci
avvolge, ad esplorare questo mistero si sono rivelate impotenti sia la filosofia che la
scienza; ma dove hanno fallito il filosofo e lo scienziato, può riuscire il poeta, infatti,
Pascoli fa appello al “fanciullino” che è dentro di se e dentro di tutti noi, egli solo può
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esplorare questo mistero, grazie a uno spirito ingenuo e spontaneo, che possono
possedere solo i fanciulli, riesce a cogliere gli aspetti nascosti delle cose.
Questa poetica viene esplicata nello scritto intitolato Il fanciullino,pubblicato nella
rivista fiorentina “Il Marzocco”. Egli per questa poetica prende spunto da un passo
del Fedone di Platone, in cui i discepoli del filosofo, pur convinti dell’immortalità
dell’anima, in loro è sempre presente un fanciullino che era il simbolo delle
superstizioni, dei terrori della morte e dell’oltretomba, da cui siamo turbati da
fanciulli ad adulti. Questo fanciullino è in tutti gli uomini, i quali perciò sono tutti più
o meno poeti, ma nella maggior parte di essi, distratti e presi dalle loro attività
pratiche, il fanciullino tace; in altri, invece, più sensibili e sognanti, cioè veri e propri
poeti, il fanciullino fa sentire continuamente la sua voce di stupore davanti alla
bellezza della natura e al fascino del mistero.
Con questo concetto del fanciullo – poeta la tendenza a pargoleggiare guasta tante
poesie di Pascoli, e ha portato la condanna della cosiddetta poesia applicata.
In realtà il fanciullino che si racchiude in lui tende insistentemente e inesorabilmente
a ricreare situazioni ed evocazioni di un mondo intimo ormai perduto per sempre.
Altre opere molto importanti di Pascoli furono: Canti di Castelvecchio, che fu
dedicato alla madre e Gelsomino Notturno, che rappresenta uno dei risultati più
complessi della poesia di Pascoli; esso ricostruisce la magica notte di due sposi
attraverso la descrizione di una serie di sensazioni e di emozioni legate fra loro da
una trama di corrispondenze.
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INFORMATICA E SISTEMI
TRASDUTTORI DI TEMPERATURA
Prima di parlare dei trasduttori di temperatura, è giusto fare una panoramica generale
sui trasduttori, essi possono essere divisi, inizialmente, in due grandi gruppi:
- Trasduttori attivi: sono quelli che trasformano una grandezza fisica
direttamente in un segnale elettrico, come le termocoppie;
- Trasduttori passivi: sono quelli che trasformano una variazione di una
grandezza fisica in un parametro elettrico, questi necessitano di un sistema di
alimentazione.
Un’altra seconda classificazione tra i trasduttori è fatta in base al tipo di segnale di
uscita che emettono, quindi:
- Trasduttori con segnale di uscita analogico;
- Trasduttori con segnale di uscita digitale.
TRASDUTTORI DI TAMPERATURA
Tra i trasduttori i dispositivi più conosciuti sono quelli di temperatura, essi a loro
volta possono essere divisi in più tipologie:
- A variazione di resistenza;
- Termocoppie.
TRASDUTTORI DI TEMPERATURA A VARIAZIONE DI RESISTENZA
Questi tipi di trasduttori per il loro funzionamento sfruttano la proprietà fisica per la
quale la resistenza elettrica varia con il variare della temperatura, secondo la
relazione:
Nel caso questi trasduttori siano costituiti da metalli, prendono il nome di RTD e
appaiono abbastanza simili a un filo, il metallo più utilizzato e che garantisce più
precisione è il platino, ma con un costo elevato. Gli RTD sono caratterizzati da un
coefficiente di temperatura positivo, quindi un aumento resistenza all’aumentare della
temperatura, limitata sensibilità e discreta linearità.
Per realizzare trasduttori di temperatura a variazione di resistenza, non occorrono
forzatamente dei conduttori, ma è possibile farlo anche con dei semiconduttori, che
prendono il nome di termistori, che possono presentare coefficienti di temperatura
sia positivi (PTC) che negativi (NTC).
Il loro vantaggio è che presentano una sensibilità molto più elevata degli RTD, a
scapito, però, della linearità, molto inferiore rispetto degli RTD.
I PTC che presentano coefficiente di temperatura positivo sono realizzati in titanato
di bario sinterizzato.
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Gli NTC che presentano coefficiente di temperatura negativo sono realizzati in
cobalto, manganese rame e ferro.
Per garantire un giusto funzionamento, gli NTC e i PTC o vengono usti per piccoli
intervalli di temperatura, oppure vengono affiancati con
dei sistemi di linearizzazione.
TERMOCOPPIE
Le termocoppie rappresentano un tipico esempio di
trasduttore attivo, producono, infatti, una grandezza
elettrica in base alla temperatura da misurare. La generazione del segnale dalle
termocoppie dipende dall’effetto termoelettrico, che ha la seguente definizione:
“In un circuito chiuso realizzato da due conduttori di diversa natura, connessi tra
loro in modo da formare due giunzioni che vengono sottoposte a differenti
temperature, si genera che cresce di intensità all’aumentare dello scarto termico fra
le due giunzioni”
Se noi scaldiamo un giunto, l’altro rimarrà a temperatura iniziale, in base alla
differenza di temperatura fra i due giunti, sarà la f.e.m. generata.
I due punti di contatto vengono denominati giunto caldo e giunto freddo, ed il primo
è sottoposto alla temperatura da misurare.
Quindi se il circuito viene aperto tra i due terminali è possibile rilevare una f.e.m.,
strettamente legata alla differenza di temperatura fra i due giunti.
La f.e.m. che si andrà a generare dipende esclusivamente dai materiali che vanno a
costituire la termocoppia, infatti, variandoli si può abbassare la f.e.m. ed incrementare
la temperatura e viceversa. Per rendere la
differenza di temperatura sempre efficiente, nei
circuiti integrati delle termocoppie vi è un
dispositivo che rileva la temperatura ambiente,
che assume il giunto freddo.
Inoltre, le forze elettromotrici che si
genereranno si aggirano sull’ordine del
millesimo di volt, quindi occorrono degli
amplificatori.
Mario Priori
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