In
questa pagina, troverete 54 video su esperimenti scientifici eseguiti
dalla Fondazione Scienza e Tecnica di Firenze. In fondo alla pagina e'
possibile scaricare tutti i video, in modo da poterli rivedere offline,
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Ringraziamo
la Dott. A. Giatti per
la collaborazione
Una
ruota di rame dal profilo a stella è imperniata fra i poli di una
calamita. Le punte della ruota pescano nel mercurio contenuto in una
fenditura praticata nella base.
La ruota si muove grazie alle forze generate dall'interazione della
corrente che fluisce radialmente in essa e il campo magnetico della
calamita.
Motore
di Ritchie con bobina di induzione
Un piccolo elettromagnete è imperniato orizzontalmente sopra i poli di
una calamita. I suoi capi pescano nel mercurio contenuto in un piccolo
recipiente diviso in due settori semicircolari (Per il menisco
fortemente convesso del mercurio il movimento dei capi
dell'elettromagnete non è ostacolato dalla paratia che divide i settori
semicircolari)
Questa disposizione fa si che per ogni rivoluzione dell'elettromagnete
la sua la polarità sia invertita due volte.
Il circuito del motore, che agisce anche da interruttore, è collegato
in serie con il primario di un piccola bobina di induzione utilizzata
per elettroterapia.
Motore
di Froment
Questo motore a tre coppie di elettromagneti fissi, mentre il rotore è
composto da un cilindro di ottone recate tre barre di ferro dolce.
Una ruota dentate fissata all'asse del rotore agisce su tre commutatori
che attivano gli elettromagneti in successione attraendo così le barre
del rotore.
Il motore aziona un modello di pompa idraulica a due cilindri
Motore
di Trouvé
Il rotore è compost da una copia di elettromagneti imperniati in uno
statore ad anello che presenta internamente quattro settori salienti.
Il rotore attivato da un commutatore è attratto periodicamente verso i
punti in cui il traferro con lo statore diminuisce.
Il motore viene utilizzato per far girare un tubo di Geissler fissato
ad un'asta solidate con l'asse del rotore. Gli elettrodi del tubo sono
collegati con una bobina di induzione.
Un disco di rame viene fatto ruotare rapidamente in una scatola di
legno chiusa superiormente da una lastra di vetro.
Un ago magnetico è posto sul vetro. Le correnti parassite indotte nel
disco dal campo magnetico dell'ago interagiscono con esso e lo
trascinano nella rotazione.
Un disco con delle fenditure radiali viene fissato all'apparecchio di
rotazione
Le correnti parassite sono ostacolate dalle fenditure e l'ago magnetico
non ruota.
Apparecchio di Foucault
Un disco di rame massiccio è posto in rapida rotazione fra i poli di
una coppia di grossi elettromagneti.
La corrente viene inserita. Le correnti parassite indotte nel disco dal
campo magnetico inomogeneo interagiscono con lo stesso e ne frenano
bruscamente la rotazione.
In presenza del campo magnetico è necessario esercitare una forza
notevole per far ruotare il disco che si riscalda rapidamente per
effetto delle correnti parassite.
E' un effetto magneto-ottico che mostra l'interazione della luce con un
campo magnetico. Produce una rotazione del piano di polarizzazione
della luce.
Un elettromagnete è dotato di un analizzatore (a sinistra), l'altro di
un polarizzatore (a destra). Due espansioni polari perforate sono
avvitate sugli elettromagneti.
Un blocchetto di vetro denso è inserito fra le espansioni polari
dell'elettromagnete.
La luce di un becco a gas e polarizzata e attraversa il blocchetto di
vetro e l'analizzatore. Questo viene ruotato sino ad essere
perpendicolare al polarizzatore: si ha l'estinzione del raggio luminoso.
Quando la corrente è inserita il campo magnetico ruota il piano di
polarizzazione della luce e non vi è più estinzione del raggio
luminoso. La rotazione è proporzionale alla componete del campo nella
direzione di propagazione della luce.
Ferromagnetism
and diamagnetism with a Ruhmkorff electromagnet
Ferromagnetismo
e diamagnetismo con un elettromagnete di Ruhmkorff
Le sostanze ferromagnetiche come il ferro ma anche il nichel o il cromo
sono attratte fortemente da un campo magnetico e dopo la sua estinzione
tendono a rimanere magnetizzate.
I materiali diamagnetici come il bismuto o l'antimonio sono debolmente
respinti da un forte campo magnetico. Un frammento di bismuto sospeso
in un campo magnetico si orienta in modo da avere il suo asse maggiore
perpendicolare alle linee di forza del campo.
Le fiamme spesso mostrano un comportamento diamagnetico. Quella di una
candela è deviata e schiacciata da un campo magnetico.
Anche il mercurio mostra un debole diamagnetismo. Un po' di metallo
versato in un vetro di orologio è posto sulle espansioni polari piatte
dell'elettromagnete. Un forte campo produce un piccolo avvallamento
sulla superficie del mercurio.
Le bobine di induzione sono trasformatori elettrici che funzionano
grazie ad una corrente continua interrotta periodicamente e producono
impulsi ad alta tensione.
Bobina giocattolo (1-2 mm di scintilla)
In questa piccola bobine la corrente del primario è interrotta da un
semplice interruttore a martello.
Bobina di medie dimensioni (4-5 cm di scintilla)
In questa bobina la corrente è interrotta da un interruttore a martello
più sofisticato di tipo Apps. Esso è più rapido e il suo funzionamento
è più regolare del semplice interruttore a martello.
Grande rocchetto di Ruhmkorff (15-20 cm di scintilla e oltre)
Questo grande rocchetto e collegato con un interruttore di Foucault
munito di due commutatori.
L'apparecchio ha due circuiti separati che sono interrotti
periodicamente grazie a due elettrodi che pescano in due coppette piene
di mercurio.
Uno di essi aziona un braccio oscillante che è attratto periodicamente
da una coppia di elettromagneti. La frequenza di oscillazione è
regolata modificando la posizione di una sferetta massiccia lungo un
asta.
Il secondo circuito è collegato in serie con l'avvolgimento primario
del rocchetto e interrompe la corrente che fluisce in esso. Le
interruzioni generano degli impulsi ad alta tensione nel secondario.
Il rocchetto aziona un grosso tubo di Geissler.
Experiments
with alternating magnetic field (Eliuh Thomson apparatus)
Una corrente alternata attiva un grosso elettromagnete nel quale si
trova un nucleo di fili di ferro dolce.
Un disco di rame mantenuto in equilibrio da un peso è respinto
dall'interazione fra la corrente nell'elettromagnete e quella indotta
nel disco stesso.
Un anello di rame fluttua nell'aria sotto l'effetto del campo magnetico
alternato.
Parimenti un anello di rame più pesante levita attorno al nucleo
dell'elettromagnete.
Quando il campo magnetico alternato viene attivato un leggero anello di
alluminio è proiettato via dal nucleo.
Un recipiente toroidale di rame riempito d'acqua si riscalda per azione
delle correnti in esso indotte. L'acqua bolle e il tappo è scagliato
lontano dalla pressione del vapore.
Una sfera di rame ruota rapidamente sull'elettromagnete quando un disco
di rame scherma parzialmente in campo magnetico. Il campo non omogeneo
genera nelle sfera delle correnti indotte asimmetriche che agendo con
quelle nel disco producono un momento meccanico che produce la
rotazione.
Quando il campo magnetico è parzialmente schermato da una piastra di
rame, un disco imperniato in una staffa, ruota rapidamente. Il suo
movimento è prodotto dall'interazione fra le correnti indotte nella
piastra e nel disco.
Un prisma di ferro è avvitato sul nucleo dell'elettromagnete. Un disco
di ferro con il bordo di rame ruota rapidamente quando è mantenuto
verticalmente e il campo magnetico è parzialmente schermato da una
piastra di rame.
Un tubo metallico chiuso da una membrana di ferro è montato
sull'elettromagnete. Il campo magnetico alternato fa vibrare la
membrana che produce un suono amplificato dal tubo.
Sotto l'effetto del campo alternato l'anello di mercurio in una
vaschetta di legno vibra producendo delle piccole onde.
Le correnti indotte che si generano in una bobina collegata ad una
lampadina ne provocano l'accensione.
THE
SODIUM D-LINE OBSERVED WITH A FOUR-PRISM SPECTROSCOPE
LA
LINEA DEL SODIO OSSERVATA CON UNO SPETTROSCOPIO A 4 PRISMI
Lo spettro del sodio è caratterizzato da un'intensa riga gialla (linea
D) che in realtà è composta da due linee (588.9950 e 589.5924
nanometri). Il doppietto può essere risolto e osservato con uno
spettroscopio a quattro prismi.
I prismi possono venire orientati in modo da esaminare tutto lo spettro
visibile.
Una piccola porzione di asbesto viene intrisa di una soluzione di
cloruro di sodio e quando è posta nella fiamma di un becco a gas
produce la tipica luce gialla.
La luce di un secondo becco a gas proietta la scala di riferimento sul
doppietto del sodio.
Alcuni cristalli di iodio vengono versati in un pallone di vetro con
due finestre parallele. Il pallone viene poi riscaldato leggermente in
modo da sviluppare i vapori violetti dello iodio.
Uno spettro continuo viene prodotto con la luce di una lampada ad arco
Quando la luce dell'arco attraversa i vapori di iodio contenuti nel
pallone alcune delle sue lunghezze d'onda vengono assorbite e nello
spettroscopio si osserva lo spettro d'assorbimento dello iodio
LO
SPETTRO DEL SODIO E QUELLO DELL'AMMONIACA A CONFRONTO
La luce gialla prodotta da una lampada ad alcool sul cui stoppino è
stato cosparso del cloruro di sodio è proiettata nel collimatore
tramite un piccolo prisma mobile a riflessione totale
La luce proveniente da un tubo di Plücker contenente ammoniaca entra
direttamente nel collimatore
I due spettri possono dunque essere osservati simultaneamente.
Le soluzioni zuccherine sono otticamente attive: esse ruotano il piano
di polarizzazione della luce polarizzata che le attraversa. L'angolo di
rotazione dipende sia dal tipo di zucchero che dalla concentrazione
della soluzione che può così essere determinata con il saccarimetro.
La luce di un becco a gas viene polarizzata da un prisma e passa
attraverso un biquarzo, un tubo da saggio, un compensatore, un prisma
di Nicol con una lamina di quarzo (che formano il "generatore di
tinte") e viene infine analizzata da un prisma posto presso l'oculare.
L'immagine che appare nell'oculare viene focalizzata e con il
"generatore di tinte" è possibile trovare il rosa-violetto detto "tinta
sensibile"
Regolando la posizione dei sottili prismi di quarzo del compensatore i
due semicerchi del campo oculare devono apparire esattamente dello
stesso colore. La scala indica lo 0.
Il tubo viene riempito di soluzione zuccherina e inserito nello
strumento. La rotazione del piano di polarizzazione della luce da esso
prodotta cambia i colori dei settori semicircolari nel campo visivo.
Agendo sui prismi del compensatore è possibile riequalizzare i colori.
Dalla lettura della scala è finalmente possibile ricavare la
concentrazione della soluzione in esame.
SPARK SPECTRUM OF COPPER OBSERVED WITH TWO DIFFERENT
LO SPETTRO DELLA SCINTILLA DEL RAME OSSERVATO CON DUE STRUMENTI DIVERSI
Una bottiglia di Leida è collegata ai poli di un rocchetto d'induzione
per ottenere una scintilla intensa e molto luminosa.
Una coppia di elettrodi in rame vengono inseriti in un sostegno e
collegati ai terminali del rocchetto. Fra essi scoccano le scintille.
Con un semplice spettroscopio a prisma è possibile osservare tutto lo
spettro del rame.
Una seconda osservazione viene effettuata con uno spettrometro Hilger a
deviazione costante (90°) munito di un prisma quadrilatero di
Pellin-Broca.
Telescopio e collimatore sono fissati perpendicolarmente e la rotazione
di un tamburo permette di muovere il prisma e di esplorare
successivamente tutte le porzioni dello spettro visibile. Le lunghezze
d'onda delle linee osservate possono essere lette direttamente sul
tamburo.
SPECTRA PRODUCED BY ELECTRIC DISCHARGES IN GASES AND VAPOURS
SPETTRI D'EMISSIONE PRODOTTI DA SCARICHE ELETTRICHE IN GAS E VAPORI
Quando vengono eccitati da scariche elettriche i gas rarefatti emettono
luce. I tipici spettri d'emissione possono essere osservati con uno
spettroscopio.
Le scariche elettriche ad alta tensione sono prodotte da un rocchetto
di induzione.
Vari tubi di Plücker contenenti gas o vapori a pressione ridotta sono
inseriti in uno speciale supporto e i loro elettrodi sono collegati ai
terminali del rocchetto.
TWO SPECTRA COMPARED WITH A SINGLE PRISM SPECTROSCOPE
DUE SPETTRI CONFRONTATI CON UNO
SPETTROSCOPIO A PRISMA SINGOLO
La luce gialla del sodio viene ottenuta cospargendo di cloruro di sodio
lo stoppino di una lampada ad alcool.
La luce analizzata mostra la tipica linea gialla del sodio (linea D)
Il becco a gas proietta la scala di riferimento sulla linea del sodio
E' possibile osservare due spettri contemporaneamente. La luce della
lampada ad arco entra direttamente nel collimatore mentre quella della
lampada ad alcool è riflessa in esso da un piccolo prisma mobile a
riflessione totale.
Lo spettro continuo dell'arco appare sopra a quello del sodio
ARC LIGHT SPECTRUM OBSERVED WITH A SINGLE PRISM SPECTROSCOPE
SPETTRO DI UNA LAMPADA AD ARCO OSSERVATO CON UNO SPETTROSCOPIO A PRISMA
SINGOLO
Un semplice spettroscopio è composto da: un prisma triangolare
equilatero di vetro racchiuso in un alloggiamento cilindrico, un
telescopio, un collimatore e un tubo per la scala micrometrica.
La luce prodotta da una lampada elettrica ad arco è proiettata sulla
fenditura del collimatore.
Regolando la larghezza della fenditura e focalizzando l'immagine, è
possibile osservare uno spettro continuo intenso e ben definito.
La luce di un becco a gas illumina la scala micrometrica di riferimento
che viene proiettata sullo spettro
Il modello permette di mostrare gli effetti del fulmine (simulato da
una scarica di una batteria di bottiglie di Leida) su un obelisco
munito di parafulmine.
Quando il parafulmine è messo a terra il fulmine lo colpisce senza
danneggiare l'obelisco.
Quando l'asta è invece interrotta, il fulmine provoca la caduta
dell'obelisco.
Il modello permette di mostrare gli effetti del fulmine (simulato da
una scarica di una batteria di bottiglie di Leida) su una casa munita
di parafulmine.
Un petardo collegato al parafulmine viene occultato all'interno della
casa.
Se il parafulmine è collegato a terra, il fulmine lo colpisce e la casa
non subisce alcun danno.
Se l'asta del parafulmine è interrotta o non è collegata a terra, il
fulmine accende il petardo la cui esplosione distrugge la casa.
Due elettrodi collgati con una batteria di bottiglie di Leida sono
inseriti diametralmente in un'arancia. Per l'effetto delle scariche
elettriche questa si illumina e brilla di luce arancione nell'oscurità.
Il termometro di Riess permette di misurare della quantità di calore
prodotta dalla scarica di una bottoglia di Leida. La bottiglia (o la
batteria) viene scaricata attraverso un sottile filo di platino
inserito in un bulbo di vetro che è collegato ad un tubo termometrico
parzialmente riempito di acqua colorata. Il filo viene riscaldato (per
l'effetto Joule) e l'aria nel bulbo si espande. Lo spostamento della
colonna d'acqua permette di stimare l'energia accumulata nella
bottiglia di Leida.
L'esperimento viene ripetuto con una batteria di 4 bottiglie.
Con due macchine a induzione di Wimshurt è possibile mostrare la loro
reversibilità.
I terminali di una di esse sono collegati ai terminali dell'altra. Le
cinghie di trasmissione di quest'ultima vengono tolte dalle pulegge per
evitare inutili attriti.
Facendo funzionare una macchina come generatore l'altra funzionerà come
motore
La potente scarica di una batteria di bottiglie di Leida può scomporre
l'acqua.
Le scintille rumorose che scoppiano fra due elettrodi isolati in tubi
di vetro e immersi nell'acqua producono alcune bollicine di idrogeno e
ossigeno.
Fondazione Scienza e Tecnica, via Giusti 29, Firenze
Recomposition of light with the "7 mirrors apparatus"
Ricomposizione della luce con l'apparecchio a 7 specchi
Un raggio di luce bianca è scomposto da un prisma equilatero.
Sette specchi regolabili vengono posizionati di fronte allo spettro di
luce così da riflettere separatamente i diversi colori.
Un'area di luce bianca può essere ricomposta direzionando i sette raggi
di luce in un unico punto.
Il poliprisma equilatero è composto dalla sovrapposizione di quattro
prismi di vetri diversi.
Un raggio di luce lo attraversa e viene scomposto in 4 diversi spettri
di luce.
La loro posizione ed estensione varia a seconda delle caratteristiche
ottiche dei diversi vetri.
La fluorescenza è un fenomeno di ri-emissione di luce, nella maggior
parte dei casi a lunghezza d'onda maggiore, da parte di una sostanza
capace di assorbire radiazioni. La fluorescenza finisce immediatamente
appena terminate le radiazioni eccitanti.
Un vetro all'uranio illuminato da un raggio ultravioletto emette una
luce verde brillante. Grazie all'utilizzo di sostanze organiche
(clorofilla, resorcina ecc.) si possono produrre diversi colori
fluorescenti.
La fosforescenza è un tipo particolare di fluorescenza. La differenza
principale sta nel fatto che i materiali fosforescenti non ri-emettono
subito le radiazioni assorbite e brillano al buio, dopo esser state
illuminate, fino a un massimo di qualche ora.
Un tubo di vetro è coperto da una spirale di segmenti di carta stagnola
separati da piccoli intervalli. Una macchina elettrostatica connessa
alle estremità del tubo produce una serie di scintille, attraverso gli
intervalli, che illuminano il tubo.
Il quadro scintillante è un quadrato di vetro sul quale è fissata una
sottile striscia di carta stagnola, disposta in linee parallele. La
striscia presenta dei piccoli tagli inseriti in modo da formare la
parola FIRE che viene illuminata da una serie di scintille appena le
estremità vengono connesse alla macchina elettrostatica.
Una batteria di quattro bottiglie di Leida viene caricata con una
macchina elettrostatica.
La corrente prodotta dall'improvvisa scarica della batteria causa
l'esplosione del sottile filo metallico.
Si carica un piatto ricoperto di resina strofinandolo con una
pelliccia. Vi si posiziona sopra il disco metallico (scudo) dotato di
un manico isolante che si carica per induzione elettrostatica.
Toccandolo con il dito si mette a terra attraverso il corpo umano.
Quando lo scudo è sollevato la capacità elettrica del sistema decresce,
il potenziale aumenta ed è possibile produrre una scintilla. Il
processo può essere ripetuto più volte perché la resina rimane carica
per molto tempo.
Con l'elettroforo è inoltre possibile caricare una bottiglia di Leida.
Si utilizza un piccolo secchiello di metallo dotato sul fondo di un
beccuccio molto fine, tanto che l'acqua vi passa attraverso goccia per
goccia. Collegando il secchiello a una macchina elettrostatica l'acqua
si elettrizza e, anziché scorrere goccia per goccia, produce un getto
continuo.
Il getto finisce immediatamente appena il secchio si scarica
Una campana, collegata a terra, è circondata da altre due campane
connesse, grazie a un conduttore, a una macchina elettrostatica.
Due pendolini, sospesi come la campana centrale per messo di cordicelle
isolanti, iniziano a oscillare poiché attratti dalle campane esterne
cariche elettricamente. Avvenuto il contatto, ne sono respinti verso la
campanella interna alla quale cedono la carica che si disperde a terra.
Il processo ricomincia da capo fintanto che l'apparecchio è carico
elettricamente.
Una coppia di leggeri pupazzi di sughero viene posizionata tra due
piatti metallici connessi alle estremità a una macchina elettrostatica.
Quando i piatti si elettrizzano, le figure "danzano" e saltano a causa
degli effetti di attrazione e repulsione elettrostatica.
Le armature interne delle quattro bottiglie di Leida sono connesse a un
polo di una macchina elettrostatica, mentre quelle esterne all'altro
polo.
Avvicinando un arco metallico alle due parti delle armature si scarica
la batteria producendo un forte scintilla.
Le forze elettrostatiche di attrazione e repulsione producono il
movimento di palline di midollo di sambuco all'interno di un
contenitore il cui coperchio è caricato elettricamente grazie a una
macchina elettrostatica
Le cariche elettrostatiche sul piatto di resina sono visualizzate
grazie a una miscela di zolfo giallo e polvere rossa di minio.
Cadendo sul corpo elettrizzato le polveri reagiscono alle cariche
positive e negative.
Le punte affilate delle ruote creano un campo elettrico abbastanza
forte da ionizzare le molecole di aria.
La reciproca repulsione tra lo spazio caricato elettricamente e le
punte consente alla ruota di girare.
Nel passato questo effetto era chiamato "vento elettrico".
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