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martedì 17 ottobre 2017

Articoli didattici sulle onde gravitazionali: dove scaricarli

Ieri è stata una giornata storica per l'astronomia italiana in particolare. Come sapete da ormai un paio di anni circa siamo riusciti ad ottenere l'osservazione diretta delle onde gravitazionali, fenomeno fisico previsto dalla teoria della relatività generale di Albert Einstein e generato dalla collisione di due oggetti cosmici dalla grande massa, come possono essere due buchi neri. In totale sono stati osservati cinque grossi eventi cosmici che hanno prodotto onde gravitazionali, ma solo nell'ultimo erano coinvolte ben due stelle di neutroni. La loro presenza ha permesso di generare non solo le onde gravitazionali previste, ma anche una gran quantità di fotoni, che sono giunti sulla Terra sia sotto forma di radiazione invisibile, sia soto forma di luce visibile. Ieri presso il MIUR INAF, INFN e ASI, i tre enti principali coinvolti nella storica osservazione, hanno annunciato il risultato.
Di tutto questo ne ho scritto su Edu INAF, sia in un articolo divulgativo, sia in un articolo prettamente dedicato alla didattica. A supporto di quest'ultimo, ho pensato di raccogliere qui i paper citati di là con link per scaricarli:
La fisica einsteiniana
Oltre al primo articolo dedicato alla relatività e citato esplicitamente su Edu INAF, aggiungo qui anche gli altri due articoli della serie:
  • Kaur, T., Blair, D., Moschilla, J., Stannard, W., & Zadnik, M. (2017). Teaching Einsteinian physics at schools: part 1, models and analogies for relativity. 10.1088/1361-6552/aa83e4 - arXiv:1704.02058
  • Kaur, T., Blair, D., Moschilla, J., & Zadnik, M. (2017). Teaching Einsteinian physics at schools: part 2, models and analogies for quantum physics. doi:10.1088/1361-6552/aa83e4 - arXiv:1707.03728
  • Kaur, T., Blair, D., Moschilla, J., Stannard, W., & Zadnik, M. (2017). Teaching Einsteinian physics at schools: part 3, review of research outcomes. doi:10.1088/1361-6552/aa83dd - arXiv:1707.03729

domenica 15 ottobre 2017

Star Trek contro Star Wars

Quando ho trovato il video che segue, ho pensato a un confronto sul piano scientifico, che avrebbe molto probabilmente visto trionfare Star Trek su Star Wars, invece alla fine si è rivelato un pur gradevole e comunque ben fatto montaggio di immagini per presentare un confronto tra l'Enterprise e la Morte nera:

sabato 14 ottobre 2017

Giocare con lo spazio e il tempo

Proseguo con le recensioni "mooriane": dopo i Bojeffries, ecco due saghe fantascientifiche di stampo umoristico a loro modo rivoluzionarie.
Gli inizi di Alan Moore come sceneggiatore di fumetti risalgono alla storica rivista di fantascienza britannica 2000AD. Le storie, per lo più irriverenti e intrise del miglior umorismo dissacrante e nero degli autori di Sua Maestà, venivano realizzate da sceneggiatori e disegnatori che avrebbero successivamente invaso il mercato fumettistico statunitense e quindi mondiale.
Moore, in particolare, propose la serie dedicata a D.R.&Quinch, con protagonisti due studenti universitari di un lontano pianeta che nella loro prima avventura contribuiscono alla distruzione del pianeta Terra, di fatto esplicitando l'ispirazione di Douglas Adams sulla serie.
A fianco di questa ecco una serie di racconti, che più o meno ricadono tutti sotto l'ombrello del Tharg's Future Shocks, e le disavventure di Abelard Snazz, geniale e pasticcione risolutore di problemi (i cui clienti risultano alla fine invariabilmente scontenti).
Mentre in Snazz l'influenza di Adams risulta forse più evidente che nel resto della produzione umoristica di Moore, i racconti di Future Shocks sembrano dei piccoli episodi di Ai confini della realtà, ma senza quel senso di inquietudine che spesso si porta dietro la fantascienza, ma solo con l'idea da un lato di divertire e shockare il lettore, e dall'altro scherzare sugli schemi della fantascienza e sui piccoli e grandi difetti degli esseri umani e della società. D'altra parte è proprio in Future Schocks che si trovano le prime bordate al tatcherismo, che purtroppo sono ancora oggi attuali. E non solo in Gran Bretagna.
Le storie di cui sopra si trovano sui volumi:
The complete D.R.&Quinch
con Alan Davis
The complete Alan Moore Future Shocks
con disegnatori vari

venerdì 13 ottobre 2017

La matematica dei venerdì 13


La triskaidekafobia è la paura del 13, mentre la paraskevidekatriafobia (o qualcosa del genere!) è la paura del venerdì 13
Nella raccolta Il dilemma di Benedetto XVI, uno dei racconti proposti è firmato da Isaac Asimov, uno dei più famosi scrittori di fantascienza, oltre che divulgatore scientifico. Venerdì 13, appartenente alla serie dei Vedovi neri, è un'intelligente indagine che, partendo da una lettera datata semplicemente venerdì 13, senza indicazioni di mese o anno, e dalle informazioni in essa contenute, riesce a stabilire l'innocenza di un uomo morto da alcuni decenni, riabilitandone così il nome.
Dedicato ai triskaidekafobi
Tutto il racconto ruota intorno alla matematica del calendario gregoriano, per stabilire quale sia l'anno del venerdì 13 indicato nella lettera di cui sopra. Seguiamo le spiegazioni presenti nel racconto di Asimov:

giovedì 12 ottobre 2017

L'elastica forza di gravitazione

Utilizzando una serie di tecniche matematiche che non sto qui a dettagliare Dalgerti Milanese tratta il campo gravitazionale proposto da Isaac Newton come una composizione di forze elastiche di Hook, partendo dall'analogia tra le due leggi. Da ciò discende anche un nuovo genere di energia, che secondo l'autore potrebbe aiutare a comprendere meglio il meccanismo fisico delle quantità dei sistemi meccanici ed elettrici. Conseguenza pratica è che campi gravitazionali elastici potrebbero essere prodotti artificialmente grazie alle moderne tecniche ingegneristiche, con conseguente produzione di nuove sorgenti di energia, con applicazioni ad esempio nello sviluppo di nuovi modi per muovere i satelliti o nella possibilità di estrarre energia gravitazionale non soltanto mettendo in orbita un oggetto. Inoltre vengono suggerite anche implicazioni sulle teorie della relatività, quantistica e delle stringhe.
Milanese, D. (2017) New Interpretation of Newton’s Law of Universal Gravitation. Journal of High Energy Physics, Gravitation and Cosmology, 3, 600-623. doi:10.4236/jhepgc.2017.34046.

mercoledì 11 ottobre 2017

Auto blu

L'elegante auto blu decappottabile e desiderabile giunse dalla direzione di Beverly Hills percorrendo le dolci curve di Sunset Boulevard. Chiunque avesse visto un'auto del genere l'avrebbe naturalmente desiderata. Era stata progettata apposta per essere desiderata. Se la gente non l'avesse desiderata, la casa automobilistica l'avrebbe disegnata e ridisegnata finché non fosse stata desiderata da tutti. Il mondo adesso è pieno di oggetti del genere ed è ovviamente per questo che tutti si trovano in un perenne stato di bisogno.
Douglas Adams da Il salmone del dubbio

martedì 10 ottobre 2017

Hanaud, investigatore e teatrante

In un delitto, le parti in causa sono due: il criminale e la vittima
- da Prigioniero nell'opale, trad. Maria Grazia Griffini
Un poderoso volume contenente tre romanzi gialli di Alfred Edward Woodley Mason era rimasto lì, a languire per una ventina di anni circa, abbandonato dopo la lettura del primo dei tre romanzi, Delitto a Villa Rose. Protagonista indiscusso del volume è l'ispettore Gabirel Hanaud della Sûreté di Parigi, una sorta di teatrante dell'investigazione che dietro una apparente distrazione mostra un'attenzione ai particolari e una capacità deduttiva che rivaleggia con quella del più noto collega provato Sherlock Holmes.
Questione di spalla
D'altra parte per Mason l'elemento importante in un romanzo giallo non è tanto l'intrigo o la sfida intellettuale/enigmistica con il lettore, quanto la costruzione dei personaggi e soprattutto di un investigatore in grado di concentrare l'attenzione e l'interesse del lettore.
Per ottenere questo scopo, discostandosi così dal canone di Conan Doyle, la narrazione avviene in terza persona, pur se segue passo passo la così detta spalla, interpretata da Julius Ricardo, amico di Hanaud, in due dei tre romanzi, e da Jim Frobisher, avvocato londinese, nel secondo dei tre, La casa della freccia.
Spiccano, però, evidenti le somiglianze e soprattutto le differenze che evidentemente hanno spinto Mason a ripescare Ricardo nel Prigioniero nell'opale. Entrambe le spalle, infatti, hanno seguito Hanaud nelle sue indagini prendendo i proverbiali appunti (una sorta di tabella in stile pro/contro) e mostrando un'alternanza di emozioni nei confronti del francese che andava dall'ammirazione al rimprovero. La grossa differenza tra i due sta nel carattere di fondo, umile e propositivo quello di Frobisher, decisamente più altezzoso e a tratti arrogante quello di Ricardo. In questo senso quest'ultimo risulta così molto più efficace, sia grazie agli involontari effetti comici ottenuti (alcuni dei quali, a dire il vero, provengono dallo stesso Hanaud), sia grazie a una personalità nel complesso molto più forte. Lo stesso rapporto tra Ricardo e Hanaud, molto più confidenziale rispetto a quello con Frobisher, contribuisce a rendere più interessante persino lo stesso protagonista.

lunedì 9 ottobre 2017

L'equazione dei razzi

L'equazione dei razzi di Ciolkovskij è alla base di tutta l'esplorazione astronautica che dallo Sputnik 1, lanciato il 4 ottobre del 1957 dal cosmodromo di Baikonur, ha portato fino alla Luna. Scoperta indipendentemente da William Moore nel 1813 e da Casimir Erasme Coquillart nel 1873 per scopi militari, deve il nome allo scienziato russo Konstantin Ėduardovič Ciolkovskij, pioniere dell'astronautica, che la applicò per la prima volta a un razzo destinato a viaggiare nello spazio, magari con a bordo un equipaggio. Era il 1903 quando questa equazione fece la sua comparsa su L'esplorazione dello spazio cosmico per mezzo di motori a reazione, il saggio più famoso tra gli scritti di Ciolkovskij. Il punto essenziale del suo lavoro è la trattazione matematicamente rigorosa del problema.
L'equazione, a parole, afferma che, per il principio di conservazione della quantità di moto, è possibile accelerare un corpo in una data direzione, espellendo massa nella direzione opposta.
D'altra parte l'equazione, dal punto di vista matematico, si mostra in questo modo: \[\Delta v = v_e \ln \frac {m_i}{m_f}\] dove $\Delta v$ è l'incremento di velocità dovuto alla propulsione; $v_e$ è la velocità equivalente di uscita del propulsore (provando a semplificare un po': la velocità di espulsione del propulsore rispetto al razzo); $m_i$ ed $m_f$ rispettivamente le masse iniziale e finale. Inoltre, mettendo al posto della massa finale, la massa in funzione del tempo, è possibile calcolare la variazione della velocità in ogni istante del volo del razzo.
L'equazione, valida anche per velocità equivalenti non costanti (basta sommare o integrare sui vari valori di $v_e$), deve essere modificata in caso di presenza di forze aereodinamiche (presenti durante l'attraversamento di un'atmosfera) e gravitazionali (ad esempio nel momento del distacco o dell'atterraggio).
A parte queste modifiche, è esattamente l'equazione su cui si basa la progetazione dei razzi a propellente chimico che ci hanno permesso di raggiungere la Luna.
Per il prossimo, grande salto servirà probabilmente qualcosa di più.