testo di Federica Sarta 4^DL

Il giorno 3 febbraio 2011 la classe 4^DL si è recata in visita a Palazzo Botta a Pavia per assistere alle lezioni di gruppi di studenti di diversi istituti della città sull'argomento dell'energia: da questo prende anche il titolo della mostra, aperta in questi giorni, chiamata "ENERGIA, QUESTA TRASFORMISTA".                                                                                                           
La mostra è strutturata come un nuovo laboratorio scientifico, nel quale gli studenti possono rifare e discutere gli esperimenti che hanno segnato il progresso scientifico nel campo energetico. Le sezioni del laboratorio sono quattro, tutte disposte con esperimenti in ordine cronologico. La prima sezione, "DALL'ALTEZZA DI CADUTA ALLA FORZA PRIMA", si apre con la definizione di energia; "una sostanza" che, a detta degli atomisti, si conserva nel tempo, anche se poi è stato scoperto che non è la sostanza che si conserva, ma una serie di variabili che entrano in gioco. Sul tema dell'energia è stato anche raccontato ai ragazzi un aneddoto interessante: nel 1930, durante il Congresso di Vienna, un gruppo di scienziati guidati da Bohr diceva che l'energia non si conservava. A questo congresso era stato invitato anche Pauling, famoso per la sua antipatia, che invece di presentarsi invia un biglietto agli scienziati riuniti in cui scrive: " Cari elettricisti, io ho di meglio da fare che venire al Congresso, però vi dico che non vi lascio pensare che l'energia non si conserva, perchè forse c'è una particella che " prende" una parte di energia, chiamata neutrino.
Dopo questo aneddoto, la mostra prosegue con gli esperimenti di Galileo: quello del pendolo e quello del piano inclinato. Il primo dimostra che se noi posizioniamo due pendoli con masse uguali, ma legate a catene di lunghezza diverse, arrivano entrambi alla stessa altezza; la stessa cosa succede se viene posto un vincolo, che però non deve essere messo troppo in basso altrimenti l'esperimento non riesce.
Il secondo racconta un esperimento che si è scoperto grazie ad un documento scritto dallo stesso Galileo, in cui però gli storici pensavano ci fossero dei calcoli sbagliati mentre non è così: i valori erano leggermente imprecisi perchè lo scienziato, per calcolare il tempo, utilizzava una botte e dell'acqua. Il tempo non veniva ancora considerato come spostamento e ai ragazzi è anche stato spiegato che "non ha più senso parlare di tempo" (Newton).
Dopo il contributo di Galileo viene illustrato l'apporto di Huygens, che estende le analisi al pendolo composto, in cui le masse vengono attaccate a fili con masse trascurabili.
Nel primo pendolo composto ci sono tante masse dello stesso peso, ma di distanza diversa dal centro, quelle con lunghezza più piccola trasmettono energia a quelle più lunghe, e il centro di massa rimane costante. Nel secondo pendolo, formato da vari cubetti di legno, se fermati da un vincolo, il rettangolo che si forma raggiunge la stessa distanza sia a destra che a sinistra, mentre quando il vincolo viene tolto si comporta diversamente.
L'ultimo esperimento proposto del pendolo composto è formato da due pendoli, uno semplice e uno composto, che hanno frequenze differenti. Se viene posto un vincolo, la frequenza rimane diversa a causa della distribuzione della massa; per far sì che la frequenza sia costante, bisogna fare in modo che il vincolo del pendolo più piccolo sia a 2/3 di quello più grande. Questa prima parte della mostra termina con il contributo di Leibniz e con l'esperimento del "TRASFERIMENTO DI ENERGIA CON URTO", in base al quale due sfere, una con all'interno delle particelle, vengono fatte scontrare: l'energia di una passa alle particelle dell'altra producendo calore.
La seconda parte della mostra, " VARIETA' E UNITA' DEI FENOMENI DELLA NATURA", racconta come gli studi del Settecento e dell'Ottocento nel campo della termologia, chimica, elettricità e magnetismo abbiano portato gli scienziati ad inventare nuove "macchine". La prima ed essere presentata è quella di James Watt, costituita nel livello basso da una caldaia divisa dal resto della struttura. Dalla caldaia il vapore sale e mette in moto un pistone, che porta ad un movimento orizzontale che fa muovere la ruota. La seconda "macchina" è stata la pentola a pressione, che sfrutta anch'essa la forza del vapore. La seconda metà di questa parte di mostra è dedicata invece alla pila e ai suoi antenati. La prima ad essere inventata, in Grecia, durante l'Ellenismo, è stata l'eliopila: sotto ad una sfera è posto un fuoco che fa bollire dell'acqua e questo vapore fa muovere una determinata macchina. Ma il vero e proprio antenato della pila è l'elettroforo, inventato da Volta, che realizzerà poi la pila stessa. Questo strumento ha una base in legno, che strofina su un piano ricoperto di isolante (resina), che ha carica negativa (-). Appoggiando sul piano lo strumento ricoperto da un conduttore ( il manico rimane libero essendo di legno), quando si ha il contatto si carica positivamente (+) la parte inferiore dello strumento e se si avvicina un dito si riceve una scossa. Questa elettricità potrebbe sembrare perpetua, ma in realtà non lo è perchè c'è bisogno di calore per staccare la due cariche.  La pila, il cui brevetto è del 1800, è formata da dischetti di metalli diversi, intervallati da feltrini imbevuti di acido che consentono il flusso di elettroni.   La sezione della mostra si conclude con gli studi di Faraday, i suoi primi motori e l'induzione elettromagnetica, che critica la teoria del contatto di Alessandro Volta.
La terza parte della mostra è intitolata " CORRELAZIONE E CONSERVAZIONE" e si apre con il racconto di come due personaggi diversi tra loro, Mayer e Joule, con due approcci diversi, uno teorico e l'altro sperimentale, siano riusciti a mettere in relazione due fenomeni naturali differenti. Joule ha inventato il "MULINELLO A PALETTE", in cui un determinato lavoro crea un determinato calore. All'interno della mostra il mulinello a palette è sostituito da uno a bicicletta, in cui le pale sono immerse in una sostanza formata da olio e altro.   L'ultimo fisico che si incontra in questa terza parte  è Von Helmotz, che ha formulato il principio di conservazione dell'energia; il fisico tedesco ha stabilito che la produzione di lavoro meccanico avviene sempre nell'ambito delle trasformazioni di energia: questa energia è una quantità che rimane costante nel corso delle trasformazioni che avvengono in tutto l'Universo.
La quarta e ultima parte della mostra è chiamata "L'ENERGIA E FONTI RINNOVABILI, FOTOVOLTAICO", e si apre con la differenziazione tra corpi conduttori, che si riscaldano facilmente, e semiconduttori, che sono composti da una zona di valenza (elettroni che prendono parte a legami chimici) e una di conduzione ( in cui gli elettroni sono liberi di muoversi), con in mezzo un GAP (intermezzo di energia positiva che gli elettroni non possono occupare). Per far passare gli elettroni da una parte all'altra serve energia, che forma la coppia elettrone-lacuna.   Alcuni studenti-relatori illustrano poi la luce (Einstein), la luce con energia di soglia (minima) per passare sempre da una parte all'altra e infine la corrente, misurata con un amperometro.  Una docente di fisica si sofferma a presentare due esperimenti effettuati con silicio normale e con silicio drogato ( o dopato).
La mostra si conclude con la visione di modelli di oggetti che potrebbero funzionare con l'energia solare, che è una delle fonti rinnovabili. Queste fonti sono utili perchè, non derivando da fonti fossili in esaurimento, sono rinnovabile non producono sostanze inquinanti o nocive per l'umanità e l'ambiente.