Un Pendolo di Foucault brevettato

Il risultato più interessante di una ricerca sui pendoli, condotta su Google Patents (il grande motore di ricerca dei brevetti), mostra come si possa sfruttare un principio fisico del Pendolo di Foucault per generare energia elettrica.

Il cuore del concetto di Pendolo di Foucault è che il pendolo è libero di ruotare intorno al proprio asse.

Proprio questo fatto permise a J.Bernard Foucault di dimostrare la (pressocché) sfericità della Terra. 

Per la legge di inerzia si dovrebbe pensare che un pendolo oscilli sempre nella stessa direzione: invece si osserva che il piano d'oscillazione di questo ruota lentamente, ad ogni latitudine (tranne all'Equatore); ai poli la rotazione avviene in un giorno siderale.

Il piano di oscillazione si mantiene fermo mentre la Terra ruota, in accordo con le leggi della dinamica di Newton (vedi animazione)

Per maggiori dettagli storici, vedi qui.

Nel 2010 l'inventore americano Douglas H. Cornish brevettò un Pendolo di Foucault magnetizzato per la produzione di energia elettrica,  il documento è visibile qui US8299636.

Si tratta di un pendolo chiuso in un alloggiamento, con l'oscillazione mantenuta regolare da un magnete posto sulla verticale, in basso, e da un minimo impulso elettrico.

La rotazione del pendolo sul proprio asse mette in movimento una serie di appositi ingranaggi (in figura, 15): i diversi raggi delle ruote fanno sì che il generatore (16), controllato da un microprocessore (17) percepisca 1500 giri al minuto, riuscendo quindi a generare 250 kW di energia elettrica, non solo per alimentare l'oscillazione del pendolo, ma anche da fornire ad altri utilizzatori.

Ecco un intelligente modo si sfruttare un movimento naturale.

Tuttavia ho alcune perplessità sul funzionamento del sistema di ingranaggi: come si possono ottenere 1500 giri al minuto quando in pendolo impiega almeno 24 ore per compiere un solo giro su se stesso? Inoltre, se si applicasse lo stesso sistema a una semplice manovella, potremmo far girare la turbina di un aereo?

Mi chiedo se un sistema così semplice per la creazione di energia pulita sarà mai realizzabile, o resterà sulla carta in un ufficio americano.

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La curiosità fatta dipinto

"If it were a picture, your theme will be..?"

E' lo spunto di riflessione datoci per descrivere come nell'Arte è stato trattato il nostro argomento di blog (per una volta, a prescindere dal Pendolo).

Dunque, ho scelto il Topo di biblioteca (Bookworm - Bücherwurm) di Carl Spitzweg.

Carl Spitzweg, Der Bücherwurm, 1850

Alcuni avrebbero preferito, in relazione al tema del blog, il più celebre Lezione di anatomia del dottor Tulp, di Rembrandt, ma il legame con i libri è fondamentale per il tipo di curiosità che approfondisco, ossia quella che sfocia in ricerche, in studi e talvolta, perchè no, in straniamento dalla realtà, con tanto di prolificissima testa tra le nuvole.

Carl Spitzweg (1808-1885), uno dei miei pittori preferiti, nella prima parte della sua carriera, prese in mano le redini dell'ormai languente Romanticismo tedesco, e si fece interprete di una corrente artistica opposta, anzi complementare al nascente Impressionismo, il Biedermeier.

La vita dei piccoli borghesi è posta al centro dell'attenzione, così ci arrivano attimi di quotidianità, tipi bizzarri e scenette romantiche, descritti con umorismo e finezza senza mai scendere nella volgarità.

Si vedano ad esempio lo stupore del Cacciatore di farfalle, l'impegno dell'Amico dei cactus, la ricerca di ispirazione del Poeta malato, la pace della Sosta nel vigneto, la ritualità della Passeggiata domenicale e  tanti, davvero tanti altri.

Il Topo di biblioteca, olio su tela del 1850, si trova oggi al Museum Georg Schäfer di Schweinfurt. Il dipinto raffigura un disordinato bibliofilo miope, in cima a una scala, intento a leggere, da molto vicino, un libro di metafisica, mentre tiene numerosi altri volumi con braccia e gambe. 

Apparentemente ignaro della gloriosa libreria e dell'ambiente barocco in cui si trova, egli è completamente immerso nelle sue ricerche: l'intensità con cui fissa il libro rispecchia l'attitudine introspettiva e conservatrice che caratterizza l'Europa tra la Restaurazione e i moti del 1848. Questi ultimi infatti diedero uno scossone al mondo delle polverose e ricche librerie, nonchè ai solitari studiosi, ormai erranti per le artificiose voluttà del pensiero.

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Gli Egizi conoscevano l'elettricità?

Durante la lettura di testi occultisti e misterici che parlano di tradizioni antichissime e segrete, il misterioso e forse immortale conte Agliè stuzzica i protagonisti proponendo, per grandi quesiti, risposte vaghe ma sconvolgenti, per chiunque abbia studiato un po' di storia, almeno alle elementari.

Gli egizi conoscevano il segreto dell'elettricità!

Aggiungendo, per di più, che sarebbe meno puerile l'ipotesi della radioattività.

Le Lampade di Dendera, bassorilievo scoperto nel 1857

"Come hanno fatto gli egizi a sollevare i massi delle piramidi? Si sollevano i macigni con scosse elettriche, si fanno volare con la fissione nucleare? Gli egizi avevano trovato il modo di eliminare la forza di gravità, e possedevano il segreto della levitazione. Un'altra forma di energia.. Si sa che i sacerdoti caldei azionavano macchie sacre mediante puri suoni, e che i preti di Karnak e di Tebe potevano far spalancare le porte di un tempio con il suono della loro voce - e a che altro si riferisce, riflettano, la leggenda di Apriti Sesamo?"

da U.Eco, Il Pendolo di Foucault, Milano 1988, XXVII ed.Tascabili Bompiani, pagg. 307-308 (cap. 48)

Queste congetture, che Eco raccoglie, con la voce di Agliè, si inseriscono nel filone dell'Archeologia misteriosa, una sorta di archeologia pseudoscientifica che rifiuta, appunto, il metodo scientifico.

L'origine di questo movimento può essere ricondotta allo scrittore americano Charles Fort. Raccogliendo per tutta la vita articoli di giornale su fatti strani, oggetti impossibili e scoperte inverosimili, Fort raggiunse la convinzione che l'intera storia della Terra sia stata diretta da un potere misterioso.

Trovare una chiave, unica, alla quale far risalire la spiegazione di ogni mistero archeologico (o presunto tale) è lo scopo di questa disciplina.

Gli immensi schedari accumulati da Fort furono, alla sua morte (1932), acquisiti dalla Fortan Society, che tuttora ne prosegue la divulgazione.

Un esempio di interpretazione pseudoscientifica è quella adottata nel 1894 da Joseph Norman Lockyer nel descrivere i bassorilievi del Tempio di Dendera (vedi immagine): questo archeologo lesse l'immagine di serpente e fiore di loto come lampada elettrica dal funzionamento paragonabile ai tubi di Crookes, ritenendo così di documentare le conoscenze degli antichi egizi sull'elettricità.

I Moai dell'Isola di Pasqua, celebre esempio di OOpart

I siti archeologici sono ricchi di oggetti dalle caratteristiche apparentemente inspiegabili, che ne rendono impossibile la datazione. Così vengono classificati gli Oopart, o Out Of Place ARTifacts, di cui voglio citare come famosi esempi i "guardiani" dell'Isola di Pasqua e la Macchina di Anticitera.

Nonostante le interpretazioni pseudoscientifiche cerchino così di smentire la storia della tecnologia, forse, al contrario, questi oggetti ci invitano ad approfondire maggiormente gli studi, sussurrandoci che non tutto il Sapere è nelle nostre mani.

"E allora?" chiese Belbo.

"Qui la voglio, amico mio. Elettricità, radioattività, energia atomica, il vero iniziato sa che sono metafore, coperture superficiali, menzogne convenzionali, al massimo pietosi succedanei di qualche forza più ancestrale, e dimenticata, che l'iniziato cerca e un giorno conoscerà. Dovremmo parlare, forse," ed esitò un istante, "delle correnti telluriche".

da Op. cit., pag. 308 (cap. 48)

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Il pendolo e le sue prime applicazioni

Il pendolo (o "la pendola", secondo la mia prof di fisica del liceo), è un sistema fisico apparentemente banale, con proprietà per la prima volta descritte dal grande scienziato Gaileo Galilei nel penultimo decennio del Cinquecento.

La legge che gli si deve è l'isocronismo delle piccole oscillazioni, ossia per angoli piccoli, le oscillazioni hanno tutte la stessa durata, a prescindere dall'ampiezza dell'angolo.

Galileo notò inoltre che, a parità di lunghezza del filo e indipendentemente dalla massa del corpo legato, l'oscillazione si svolge nella stessa quantità di tempo al variare dell'ampiezza.

Ma il primo a trovare delle applicazioni tecnologiche per il pendolo fu, 70 anni più tardi, l'olandese Christiaan Huygens, mettendo in pratica il suo utilizzo insieme ad un orologio, per garantire una scansione regolare del tempo.

Da tempo si cercava un metodo per far scendere il contrappeso, che imprime il movimento delle lancette, con precisione e regolarità.

Inizialmente venivano usate clessidre: perfette per misurare intervalli di tempo (1 minuto-30 minuti-1 ora), si rivelavano però inutili quando si trattava di definire i secondi (sottointervalli). Infatti la prima sabbia scende più velocemente perché spinta dal peso sovrastante, l'ultima è più lenta.

L'uso di ruote dentate per gestire lo scappamento del pendolo fa sì che, un dente per volta, la lancetta dei secondi scatti con regolarità.

Così da metà '600 il tempo si iniziò a misurare bene, ma solo in strutture fisse: si dovette aspettare infatti il secolo successivo, con la sfida vinta dall'orologiaio inglese John Harrison, perché un precisissimo orologio a pendolo (detto cronometro), spostato con una nave, riuscisse a misurare il mezzogiorno in diverse località, con lo scopo di calcolarne esattamente la longitudine.

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Parole chiave

Per affrontare il testo con la chiave di lettura più adeguata, è utile uno schema per individuare le parole chiave, ossia i concetti più affini a quello centrale, la curiosità.

Fa da sfondo il meraviglioso soffitto del Palau de la Musica Catalana di Barcellona.

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