Di metronomi, pesci nella boccia e altri esperimenti di fisica

Era da diverso tempo che non facevo un bel linkpost dedicato ad articoli tratti dalle riviste scientifiche. In questa nuova uscita ho deciso, però, di concentrarmi su una rivista molto particolare Physics Education, che raccoglie diversi articoli dedicati alla didattica della fisica. In questa occasione ne ho selezionati quattro che ho trovato particolarmente interessanti, segnalati dalla newsletter della IOP cui sono iscritto.
Iniziamo con The ballast metronome di A Agliolo Gallitto, M R Carotenuto, G Termini, O R Battaglia e C Fazio:

Presentiamo un'attività didattica riguardante la realizzazione di un metronomo a zavorra artigianale e l'indagine sperimentale delle sue oscillazioni, che possono essere modificate variando la posizione di un peso mobile lungo un'asta verticale. Lo strumento è dotato di uno scappamento meccanico azionato da un elastico. Analizziamo il sistema meccanico in termini di un pendolo composto. Tuttavia, a causa della presenza dello scappamento e dell'attrito, non considerati nel modello, i dati sperimentali sono considerati solo qualitativamente. L'attività sperimentale proposta può essere facilmente svolta in classe, nel laboratorio di fisica delle scuole secondarie e superiori. Il metronomo a zavorra può essere utilizzato per segnare i tempi musicali, come un metronomo meccanico classico. Inoltre, offre l'opportunità di insegnare/apprendere concetti a livello elementare riguardanti l'energia potenziale elastica, il meccanismo dello scappamento e l'isocronismo del pendolo sfruttato per la misurazione del tempo, contribuendo ad aumentare l'impegno degli studenti nella fisica.

Vite di scienza #3: Galileo Galilei

E arriva anche questo in ritardo (almeno non ho comunicato date di uscita, quindi lo so solo io di quanto in ritardo!) il terzo episodio di Ritratti. Vite di scienza, il podcast che ho iniziato un paio di mesi fa, a marzo. E ho pensato bene di dedicare la puntata di maggio a Galileo Galilei, partendo dal testo principale del mio e-book dedicato allo scienziato pisano, che ho costituito come somma di miei vari articoli sparsi insieme con un paio di articoli di Marco Fulvio Barozzi. In effetti dovrei anche aggiornare qualcosa nella parte che mi compete dell'e-book sopra detto, visto che quanto racconto nel podcast presenta alcune aggiunte e aggiornamenti, ma penso che mi ci dedicherò con calma.
Per quel che riguarda la colonna sonora questo mese ho fatto una scelta ben precisa: visto che il padre di Galileo, Vincenzo Galilei, era un musicista, sono andato a cercarmi esecuzioni delle sue opere, trovando il Fromino nell'esecuzione al liuto di Evangelina Mascardi e Frédéric Zigante. Dopo tutte queste parole introduttive, vi lascio al podcast che, come già per la puntata precedente, potete tranquillamente "ascoltare" su YouTube se vi viene più comodo!

Wikiritratti: Alessandro Marchetti

Per una volta non vi propongo una biografia nel giorno del suo compleanno, ma semplicemente perché sono incappato nel matematico italiano Alessandro Marchetti, classe 1633, nato a Empoli il 17 marzo, concludendo i suoi giorni terreni a Pisa il 6 settembre del 1714.
La parte curiosa della sua breve biografia, però è il suo essere, in un certo senso, un pioniere dell'ateismo. Le sue idee atee e materialiste, infatti, lo fecero accusare di empietà, il che lo portò a venire inquisito dal Sant'Uffizio su istigazione del gesuita lucchese Giovanni Francesco Vanni. E non era il solo problema, per il povero Marchetti: da continuatore delle ricerche di Galileo Galilei, in particolare nel campo della meccanica, subì anche diversi attacchi dagli oppositori del suo illustre ispiratore.
Nel corso della sua carriera accademica collaborò con Vincenzo Viviani, uno degli allievi più giovani di Galilei e di Evangelista Torricelli e noto per un famoso teorema sul triangolo equilatero. Inoltre lavorò con Giuseppe Del Papa, medico e lettore di logica e filosofia a Pisa.
Le sue opere più famose nel campo della meccanica galileiana sono De resistentia solidorum e Exercitationes mechanicae, entrambe del 1669, mentre è del 1684 il saggio astronomico Della natura delle comete. Lettera scritta all'illustriss. sig. Francesco Redi.
Fu anche poeta, ma in questo campo il suo contributo più noto è la traduzione del De rerum natura di Lucrezio, pubblicata postuma nel 1717 (ma già in precedenza circolante manoscritta) con il titolo Della natura delle cose. Considerata come il manifesto del razionalismo cartesiano, la traduzione di Marchetti influì notevolmente sul gusto arcadico per la purezza della lingua e l'eleganza dello stile.

I rompicapi di Alice: Il movimento secondo Leonardo

I Codici di Madrid I e II sono due raccolte di manoscritti di Leonardo da Vinci ritrovati in una collezione all'interno della Libreria Nazionale di Madrid sul finire degli anni Sessanta del XX secolo. In particolare il Codice di Madrid I è costituito da 382 pagine di note accompagnate da qualcosa come 1600 tra schizzi e disegni e affronta un problema per il quale Leonardo è in qualche modo particolarmente noto come ingegnere e progettatore: quello degli ingranaggi.
Il punto di partenza di Leonardo, però, è lo studio dell'attrito. Questo è una forza che si oppone al moto, ma proprio grazie alla sua opposizione è possibile, per noi, camminare senza scivolare o perdere l'equilibrio. Come ben sappiamo oggi, però, l'intensità della forza d'attrito dipende dalle superfici che sono a contatto tra loro, da quanto sono liscie o ruvide, che è indipendente dall'area a contatto e che può essere ridotto utilizzando ad esempio un lubrificante o dei cilindri. Tutto questo, però, era già noto a Leonardo, come è possibile osservare dalla lettura del Codice di Madrid I. Inoltre è sempre Leonardo a introdurre il concetto di coefficiente d'attrito, definendolo come il rapporto tra la forza richiesta per far scivolare due superfici orizzontali una sull'altra e la pressione tra le due superfici. Leonardo stimò anche il valore di tale coefficiente d'attrito in $1/4$, coerente con i materiali più noti al fiorentino e con i quali poteva compiere degli esperimenti (legno su legno, bronzo su acciaio, ecc.)⁽¹⁾.
A questo punto Leonardo è pronto per sviluppare una serie di ingranaggi in grado di trasportare energia meccanica e produrre moto, riducendo al minimo l'attrito con l'utilizzo di sfere e cilindri, come ben si vede dai suoi numerosi disegni. In particolare, però, è l'utilizzo meccanico da parte di Leonardo di due particolari forme geometriche a colpire, perché anticipa di secoli la loro adozione effettiva: i denti epicloidali e l'ingranaggio globoidale.