STEP #28

LA SINTESI FINALE

Ecco qui di seguito un breve testo che racchiude tutti i principali aspetti del gravimetro trattati nel blog. Si tratta di uno strumento molto complesso, ma allo stesso tempo ricco di potenzialità. Siamo partiti da una prima analisi più specifica e dettagliata che ha permesso di conoscere le sue origini e le sue principali caratteristiche. Per definizione  (step 1), il gravimetro relativo o assoluto è uno strumento di misura destinato alla misurazione dell’accelerazione di gravità, in esso la forza con cui una determinata massa, è attratta verso il centro della terra, è precisamente bilanciata all’interno del gravimetro da un sistema elastico o da molle. Il gravimetro come visto nell’albero tassonomico (step 14), fa parte della classe degli accelerometri, figli dei più tradizionali metodi di misurazione, come il pendolo a filo e la bilancia a torsione. Fa inoltre riferimento alla disciplina scientifica (step 4) della gravimetria, disciplina parte della geofisica che considera le teorie e i metodi di osservazione destinati allo studio del campo gravitazionale terrestre e alla misurazione dell’accelerazione di gravità. Abbiamo in seguito analizzato più nello specifico il suo funzionamento, regolato da specifiche normative (step 23) e il principio fisico ad esso legato (step 5); ciò grazie alle tante e dettagliate informazioni contenute nel manuale d’uso (step 22), dai brevetti (step 17.1-17.2) e dalle immagini rappresentanti la sua anatomia interna (step 16). Questa analisi ha permesso anche una maggiore comprensione dei diversi componenti (step 3) di cui è costituito e dei differenti materiali (step 8) in cui è realizzato, con un approfondimento ai processi chimici (step 26) legati a questi ultimi.

Immagine (step 2) del gravimetro storico
https://slideplayer.it/slide/193367/

Immagine (step 2) del gravimetro moderno

  http://microglacoste.com/product/a10-outdoor-absolute-gravimeter/

        

Immagine (step 2) del gravimetro moderno
https://en.wikipedia.org/wiki/Gravimeter

Abbiamo trattato inoltre più nel dettaglio l’invenzione e la storia di questo strumento. Lucien LaCoste (1908-1995), fisico e metrologo, fu l’inventore (step 9), insieme al suo professore del corso di fisica universitaria Arnolf Romberg, del gravimetro moderno. Il sodalizio portò inoltre alla fondazione nel 1939 della LaCoste and Romberg Company, ancora oggi una delle più importanti aziende produttrici (step 11) di gravimetri su scala mondiale caratterizzata dal famoso marchio “MicrogLaCoste” (step 20). 

Abbiamo poi descritto il contesto storico in cui si sviluppa il gravimetro, caratterizzato da fasi alterne, come si può anche vedere dai grafici rappresentanti la diffusione e l’utilizzo delle parole ad esso legate (step 24); la prima innovazione di LaCoste e Romberg si situa in un periodo molto prossimo alla Seconda Guerra Mondiale, caratterizzato quindi da momenti di difficoltà e di limitazioni. I primi anni dopo la Seconda Guerra Mondiale sono caratterizzati invece da un clima di rinascita, di innovazione e progresso che permette alle nuove invenzioni di prendere piede e di diffondersi più facilmente. 

Interessanti sono i mezzi che hanno permesso la diffusione e la conoscenza dello strumento, tra i quali il cinema, la cultura e dall’arte. Più nel dettaglio si è trattato del gravimetro in diversi articoli, monografie (step 10), francobolli (step 18); pubblicità e riviste sia moderne che storiche, scientifiche e non, tra le quali troviamo “Tutto misure” e “Space and Aviation”, e su carte pubblicitarie commerciali (step 13). Lo strumento è presente anche in alcuni famosi fumetti, tra cui “Jeff Hawke” creato da Sydney Jordan (step 21). Come detto precedentemente, questo strumento si è diffuso anche grazie al cinema e ai cartoni, come ad esempio nella serie per bambini “I puffi”, nella quale viene mostrato in maniera ironica e divertente, ma allo stesso tempo informativa, il funzionamento del gravimetro (step 12). 

 

Considerevole è anche la diffusione della gravimetria o più nello specifico della gravità nella mitologia (step 7) e nella simbologia (step 6), moderna e storica. 

Infine, le principali tematiche affrontate nel blog sono state rappresentate, per una più efficiente comprensione dei concetti e delle loro relazioni, attraverso la realizzazione di una mappa concettuale (step 27). Un'attività simile è stata svolta per la creazione dell'abbecedario (step 19) e i numeri (step 15) ad esso legati che hanno permesso un maggiore ampliamento degli argomenti trattati. 

 

Giungiamo quindi al termine di questo dettagliato studio dello strumento, studio che spero abbia favorito la vostra curiosità e il vostro interesse!

STEP #27

LA MAPPA CONCETTUALE DEL GRAVIMETRO

Tale mappa mira a una maggiore comprensione dei concetti correlati all’utilizzo, alla diffusione e all’invenzione del gravimetro.

Come si può vedere l'invenzione della gravimetria e successivamente del gravimetro è strettamente correlata all'innovazione scientifica e tecnologica. Lo strumento permette la misurazione di anomalie gravitazionali grazie al moto libero simmetrico; viene usato in diversi ambiti di applicazione, tra i quali, la geologia, la geodinamica e le ricerche minerarie. La misurazione è inoltre permessa dalla presenza di circuiti elettronici di misura e dallo studio delle leggi di interferenza.

STEP #26

IL PRINCIPIO CHIMICO

 

Un principio chimico che può essere correlato allo strumento in esame è il processo di Hall-Héroult legato alla produzione dell’alluminio, uno dei principali materiali utilizzati per la costruzione del gravimetro. Si tratta dell’unico processo industriale utilizzato per la produzione dell’alluminio primario. Consiste nella dissoluzione di allumina in un bagno di criolite fusa, con la formazione di un sale fuso che viene sottoposto a elettrolisi per ottenere il materiale finale. Questo processo fu messo a punto in maniera indipendente e simultanea nel 1886 da due chimici, lo statunitense Charles Martin Hall e dal francese Paul Héroult. L’anno successivo venne aperto il primo impianto per la produzione su larga scala a Pittsburgh. 

 

Il processo può essere analizzato più nel dettaglio. Si produce inizialmente criolite sintetica tramite la seguente reazione: 

Al₂O₃ + 12HF + 6NaOH → 2Na₃AlF₆ + 9H₂O

Successivamente si esegue la riduzione del metallo in una cella elettrolitica utilizzando come elettrolita una miscela di criolite 80% / allumina 10% più altri fondenti, necessari a causa dell’alto punto di fusione dell’allumina. Durante il processo l’alluminio metallico, fuso, viene spillato dal fondo della cella elettrolitica mentre dall’alto si introduce altra allumina da convertire. 

Gli elettrodi usati nell’elettrolisi della bauxite sono entrambi di carbonio: la reazione del catodo è la seguente:

Al³⁺ + 3e⁻ → Al

Gli ioni di alluminio vengono ridotti, l’alluminio metallico affonda nella miscela fusa e può essere separato. All’anodo si ha invece l’ossidazione dell’elettrodo di carbonio per formare anidride carbonica:

2O²⁻ + C → CO₂ + 4e⁻

All’anodo si ha quindi il consumo di carbone per elettrodo, che si trasforma in anidride carbonica. La reazione complessiva che ha luogo all’interno della cella elettrolitica è:

2Al₂O₃ + 3C → 4Al + 3CO₂

A causa delle grandi quantità di energia necessaria per questo processo, le fabbriche di alluminio hanno una propria centrale elettrica nelle vicinanze.

 

Fonti: https://ilblogdellasci.wordpress.com/tag/hall-heroult/

https://online.scuola.zanichelli.it/scopriamolachimica-files/Schede/Zanichelli_Bagatti_Scopriamo_Cap08_S_Alluminio.pdf

 

  

STEP #25

COSE PERSONALI 

 

MEMENTO

Tale oggetto è legato alla mia infanzia, si tratta del carillon che da piccola utilizzavo per addormentarmi più facilmente.

UTENSILE

Il computer è lo strumento legato alla mia quotidianità, uno degli strumenti che utilizzo maggiormente durante la giornata, sul quale passo più ore. Contiene molti miei appunti, studi e ricordi.

 

FETICCIO 

Questo è l’oggetto legato al mio futuro, una guida che mostra tutte le meraviglie che il mondo ci offre, e che spero di poter visitare, almeno in parte nei prossimi anni.

STEP #24

LE PAROLE NELLA STORIA

Inghilterra: i grafici qui riportati mostrano l’utilizzo delle parole nella letteratura inglese dal 1900 al 2019, si può vedere che il termine “gravimetro” mostra un picco nella metà degli anni ’40, periodo che coincide proprio con i maggiori studi e con le applicazioni più importanti di questo strumento. Il termine “Lucien LaCoste”, inventore del dispositivo invece presenta un picco negli anni ’30, anni nei quali aveva intrapreso i primi studi relativi alla misurazione della gravità e della sua accelerazione. La parola “gravimetria” invece mostra un andamento più altalenante ma anch’essa con un punto di picco negli anni 45’-50’. Infine il termine “interferometro”, uno dei dispositivi più importanti contenuti all’interno del gravimetro, viene utilizzato dagli inizi degli anni ’40 per poi proseguire la sua diffusione con un andamento altalenante.

Schema che mostra la diffusione delle parole nella letteratura inglese

Schema che mostra la diffusione della parola nella letteratura inglese

Schema che mostra la diffusione della parola nella letteratura inglese

Schema che mostra la diffusione della parola nella letteratura inglese

Schema che mostra la diffusione della parola nella letteratura inglese

Italia: il grafico mostra l’utilizzo delle parole nella letteratura italiana dal 1900 al 2012: in questo caso il termine “Lucien LaCoste”, inventore del gravimetro non è presente, mentre “gravimetro” ha subito un grande aumento negli anni ’50, una decina di anni dopo rispetto alla letteratura inglese. La parola “gravimetria” non ha subito invece rilevanti crescite negli anni, si è mantenuta presso che costante. Infine “interferometro” presenta un picco negli anni 25’-30’, ancora prima dell’invenzione del gravimetro, probabilmente il suo uso è precedente ad essa.

Schema che mostra la diffusione delle parole nella letteratura italiana

Francia: il grafico mostra l’utilizzo delle parole nella letteratura francese dal 1900 al 2019: in questo caso sono state rilevate solamente le parole “gravimetro” e “gravimetria”, la prima si è diffusa successivamente alla seconda, a distanza di una decina di anni, nonostante ciò i picchi di diffusione di questi due termini si sono registrati entrambi intorno agli anni ’55.

Schema che mostra la diffusione delle parole nella letteratura francese

Fonte: https://books.google.com/ngrams

STEP #23

LE NORMATIVE 

 

Le principali normative legate all’utilizzo e al trasporto del gravimetro sono le seguenti:

- UNI EN12341: 2001 e UNI EN14907: 2005, queste due norme regolano la misurazione delle concentrazioni in massa del PM₁₀ e del PM_2,5 tramite un campionamento costante dell’aria ambiente attraverso una testa di prelievo selettiva per la classe aerodinamica di particolato richiesta e successiva determinazione gravimetrica del particolato depositato sui filtri.

- ECCNs 6A007, norma che regola l’esportazione di gravimetri e gradiometri con un’accuratezza superiore ai 10 μGal.

 

Fonti: https://www.isprambiente.gov.it/files/pubblicazioni/manuali-lineeguida/ISPRALineaguida108_2014QA_QCRetidimonitoraggioaria.pdf

http://www.microglacoste.com/pdf/ExportRegulations.pdf

STEP #22

 IL MANUALE D’USO

Manuale d'uso del gravimetro FG5-X
http://microglacoste.com/wp-content/uploads/2018/01/FG5-X-Manual-115060001.pdf

• Individuare e contrassegnare un punto di riferimento sul pavimento in cui verrà misurata la gravità. Il pavimento dovrebbe essere il più pulito, liscio e livellato possibile.

• Accendere l'interruttore di alimentazione CA principale sull'alimentatore 

• Collegare i cavi applicabili al laser e accendere l'alimentazione del laser.

• Il treppiede può essere centrato sul segno osservando il segno attraverso il foro al centro del treppiede.

• Misurare l'altezza di riferimento inferiore utilizzando il misuratore di profondità fornito.

•Posizionare la superficie parallela del misuratore di profondità sull'anello interno lavorato del treppiede Superspring.

• Passare l'asta del misuratore attraverso il foro al centro del treppiede Superspring ed estenderlo fino a quando non raggiunge il segno di riferimento sul pavimento.

• Posizionare la Superspring nel treppiede, orientarla e bloccarla.

• Rimuovere il cappuccio antipolvere dalla finestra superiore Superspring e posizionare la base dell'interferometro sulla Superspring, orientarla e bloccarla.

• Posizionare con attenzione il treppiede della camera di caduta sull'interferometro.

• Posizionare la camera di gocciolamento nella tasca nella parte superiore del vassoio del treppiede, orientarla e bloccarla.

• Misurare l "altezza di installazione superiore" utilizzando il righello e il dispositivo di fissaggio forniti (dovrebbe essere di circa 6 cm).

• Registrare questo valore nel registro di controllo del sistema.

• Collegare il cavo di alimentazione del computer al pannello di alimentazione o alla presa CA e tutti i diversi altri cavi.

• Utilizzare un voltmetro per monitorare e determinare la posizione della molla.

• Posizionare la piscina di alcol nell'interferometro avendo cura di centrare approssimativamente il raggio laser nella piscina e regolare l’angolo della fibra ottica utilizzando il supporto per specchio e rimuovere la pozza di alcool.

• Porre il controller contagocce in modalità DROP, pronto per l’acquisizione dei dati.

• Configurare il software.

• Avviare la misurazione, che verrà automaticamente salvata su disco, non appena completata.

Fonte: http://microglacoste.com/wp-content/uploads/2018/01/FG5-X-Manual-115060001.pdf