STEP #28 - LA SINTESI FINALE

 Il barometro [STEP 1] è lo strumento di misura della pressione atmosferica. Tale strumento venne inventato nel 1643 dal fisico e matematico italiano Evangelista Torricelli [STEP 2], anche se il processo del suo sviluppo iniziò vari anni prima grazie all'intervento di numerosi scienziati [STEP 9] dell'epoca. Il barometro di Torricelli consisteva sostanzialmente in un tubo di vetro [STEP 5] che presentava un'estremità aperta rivolta verso una vaschetta e riempita di mercurio [STEP 3] che, sotto l'effetto della pressione atmosferica e delle sue proprietà chimiche [STEP 26], saliva di livello nel tubo. Da allora la sua esistenza ha permesso anche l'idealizzazione di concetti [STEP 27] che si spingono ben oltre il suo campo di appartenenza. Nel corso dei secoli, il barometro si è evoluto mediante la pubblicazione di brevetti [STEP 17] che hanno semplificato e migliorato le tecniche di misurazione della pressione: si è passati quindi al barometro metallico (di cui ho presentato anche un esploso [STEP 16] per chiarirne la struttura) e ai più moderni sensori a cella di carico. Questi tipi di barometro, oggigiorno, sono prodotti perlopiù dalle grandi aziende svizzere e tedesche [STEP 11], obbligate a seguire una ferrea normativa [STEP 23] riguardante sia le modalità di costruzione sia le grandezze, geometriche [STEP 15] e non, che devono rispettare tali strumenti.

 Tale strumento viene utilizzato specialmente in meteorologia [STEP 04], branchia della scienza della Terra [STEP 14] che studia i fenomeni atmosferici e che ha subito un notevole impulso anche grazie ad esso come dimostrato dall'andamento della parola "clima" nel tempo [STEP 24]. Il suo utilizzo è molto semplice ed è stato correttamente descritto in uno dei precedenti post [STEP 22]: tuttavia, oltre al classico barometro aneroide, vi ho presentato anche una versione più smart [STEP 20], gratuitamente scaricabile su ogni dispositivo Android. 

Il rapporto con l'arte del nostro oggetto non è assente: esso compare infatti più volte nella letteratura, non solo scientifica [STEP 10], ma anche per ragazzi[STEP 21], senza ovviamente dimenticare la vasta campagna pubblicitaria [STEP 13] di cui ha goduto. Ho anche provato a raccontare una di queste storie mediante un mito [STEP 07] che lega tale strumento alla figura del grande Niels Bohr. Inoltre il barometro è presente anche nel cinema [STEP 12], a dimostrazione della grande utilità pratica che lo rende indispensabile anche ai supertecnologici Ghostbusters!

 

STEP #27 - MAPPA CONCETTUALE

 

STEP #26 - LA CHIMICA DEL BAROMETRO

 La chimica trova molti collegamenti allo strumento che stiamo analizzando, specialmente legati alla scelta del mezzo da sfruttare per la misura della pressione in un determinato luogo. In un precedente post abbiamo infatti visto che il tubo di Torricelli sfruttava la proprietà dei liquidi secondo la quale, a causa dei gradienti di pressione, essi riescono a risalire lungo dei tubi, sfidando anche la forza di gravità.

Si è notato inoltre che Torricelli utilizzò per primo il mercurio, ma perchè non sfruttò una sostanza più semplice come l'acqua?

I motivi sono due:

• come già notato in un precedente post, il mercurio presenta una densità notevolmente maggiore dell'acqua per cui, se sottoposto alla pressione atmosferica a temperatura ambiente, esso riesce a risalire un tubo alto 76 mm. A parità di altre condizioni, l'acqua riuscirebbe a risalire un tubo di ben 10,29 m, risultando poco pratico nell'utilizzo comune.

Barometro di Torricelli a base di acqua

• Ad amplificare questo effetto vi è il fenomeno della capillarità, cioè l'insieme delle forze  che vengono a instaurarsi tra le molecole del liquido e quelle della parete del tubo: si possono infatti distinguere tra le forze di coesione, cioè quelle interazioni di natura elettrostatica tra le molecole di una stessa sostanza che permettono loro di rimanere unite, e le forze di adesione, cioè quelle forze di natura elettrostatica che si instaurano tra le molecole del liquido e quelle della parete. Se le forze di adesione prevalgono su quelle di coesione, si viene a determinare una curvatura della superficie libera del liquido che aiuta la sua risalita (caso dell'acqua). Viceversa, se le forze di coesione prevalgono, si viene a formare una curvatura verso il basso che si oppone alla risalita (caso del mercurio).

Effetti della capillarità sui due liquidi

STEP #25 - COSE PERSONALI

 

I libri della saga fantasy "Harry Potter"

MEMENTO: come oggetto della memoria, prima fonte del mio processo di conoscenza è stata, come per molti altri ragazzi, la saga fantasy scritta da J. K. Rowling "Harry Potter", che, prima della mia cultura personale, ha permesso uno sviluppo della mia immaginazione e curiosità, vero motore del percorso di apprensione.

NOTEBOOK

UTENSILE: un oggetto ormai imprescindibile nel mio percorso è sicuramente il pc, mezzo che permette di accumulare conoscenza nei più svariati modi

Logo di Autocad

FETICCIO: in previsione, provo a proporre uno strumento in genere molto utilizzato dagli ingegneri e che di conseguenza immagino molto presente nel mio futuro

STEP #24 - LE PAROLE NELLA STORIA

 

Vengono riportati i grafici sull'uso delle parole inerenti all'oggetto del nostro studio, il barometro. Si è preso come lasso di tempo di osservazione quello compreso tra il 1600, secolo di comparsa di tale strumento, e il 2019. Si nota come il termine barometro fa la sua comparsa esattamente intorno al 1630, anno in cui iniziarono a comparire i primi prototipi. In corrispondenza dello stesso periodo il termine pressione subisce un primo picco, a riprova della stretta relazione tra questi due concetti. Lo stesso non si può dire del termine clima, a contrario di come si potrebbe pensare: il primo picco infatti si osserva intorno al 1780 quando, grazie alla comparsa dei primi palloni aerostatici in Europa, gli aeronauti potevano accompagnare i meteorologi nelle alte zone della troposfera per studiarne i fenomeni climatici. Traducendo i termini in inglese si nota una netta differenza nel caso del barometro: manca infatti quel picco iniziale, probabilmente a causa del fatto he il barometro venne inventato da un italiano (Torricelli).

STEP #23 - LA NORMATIVA

DIRETTIVE EUROPEE: la Direttiva 2014/68/UE del 2014.05.15 classifica i manometri come “accessori di pressione” e, per determinare se è necessaria la contrassegnazione CE, deve tenersi conto dei seguenti criteri:
– Pressione del fondo scala.
– Volume interno.
– Gruppo di fluidi a cui sono destinati.


EN 837-1: questa norma europea definisce i requisiti dei manometri, vacuometri e manovacuometri indicatori a tubo Bourdon in maniera circolare, spirale o elicoidale, di dimensioni nominali tra i 40 e i 250, utilizzate per la misura di pressioni relative fino a 1.600 bar.


EN 837-2: Raccomandazioni per la scelta e installazione di un manometro.


EN 837-3: Manometri a membrana e manometri a capsula. Dimensioni, metrologia, requisiti e assaggi.


EN 837 o UNI EN ISO 5171: 2010: questa norma europea specifica le caratteristiche dei manometri di tipo Bourdon utilizzati in saldatura, taglio e processi analoghi, per misurare la pressione dei gas compressi fino a pressioni di 300 bar, dell’acetilene sciolto e dei gas liquefatti a pressione.


per ulteriori informazioni: https://www.italmanometri.com/normative/

STEP #22 - COME SI USA?

 Ecco una breve guida su come usare correttamente un barometro aneroide, uno dei più diffusi in commercio:

1. TARARE IL BAROMETRO

Lo strumento deve essere tarato in base all'altitudine a cui lo useremo. Individua la piccola vite di regolazione posta sul retro dello strumento; quindi, con un piccolo cacciavite, ruotala lentamente per fare in modo che la lancetta dell'indicatore indichi la pressione atmosferica attualmente presente nell'area in cui ti trovi (il valore può essere tranquillamente trovato su qualsiasi sito internet meteorologico).

       2. POSIZIONARE LA LANCETTA

Ruota il pomello al centro del barometro in modo che la freccia si sovrapponga a quella dell'indicatore (la misurazione ottenuta indica la pressione barometrica attualmente presente nel luogo in cui ti trovi). L'indicatore di riferimento serve a tenere traccia del valore rilevato dal barometro consentendoti di capire prontamente se la pressione atmosferica sta salendo, scendendo o è stabile.

       3. LEGGERE IL BAROMETRO

 La previsione delle condizioni meteorologiche usando un barometro si basa esclusivamente sulle variazioni della pressione atmosferica. Per capire se la pressione sta cambiando o rimane costante, devi eseguire delle misurazioni regolari, a distanza di poche ore l'una dall'altra.  In linea generale, se la pressione scende, significa che il tempo sta cambiando e che ci si può aspettare temporali e pioggia. Quando la pressione dell'aria sale, indica che un sistema di alta pressione si sta muovendo verso la tua località, il che significa che sta arrivando il bel tempo.

per ulteriori informazioni: https://www.wikihow.it/Configurare-un-Barometro

STEP #21- NEI FUMETTI

 

Ecco una stampa tratta dalla storia "Topolino e la fiamma eterna di Khaloa", numero 304 di "TOPOLINO", in cui il famoso roditore si trova alle prese con la lettura di un barometro, preoccupato del cattivo tempo in arrivo.

STEP #20- IL MARCHIO

 

Questo è il logo dell'app "Barometro e Altimetro" per dispositivi Android creata da EXA Tools

STEP #19- L'ABBECEDARIO

A - Atmosfera

B - Barometro

C - Cella di carico

D - Densità

E - Ettopascal

F - Fisica

G - Galileo Galilei

H - Herman Neuwirth

I - Ingranaggi

L - Livello del mare

M - Meteorologia

N - Niels Bohr

O - Olosterico

P  - Pressione

Q - Quadrante

R - Rutherford

S - Stevino

T - Torricelli

U - Upanishad

V - Vuoto

Z - Zone di alta o bassa pressione

STEP #18- IL FRANCOBOLLO

Francobollo riportante un barometro

Francobollo sovietico celebrativo del 35esimo anniversario della nascita di Torricelli

Francobollo britannico riportante un barometro

 

STEP #17- I BREVETTI

 In questo post voglio presentare una selezione di brevetti concernenti le invenzioni e le evoluzioni a cui il barometro  andato incontro nel corso dei decenni:

Numero brevetto: US32836A

Data pubblicazione: 16/07/1861

Inventore: Joseph T. Large

Il barometro di Large

Questa invenzione rappresenta un'evoluzione del barometro a mercurio. L'idea innovativa sta nella realizzazione di coppe di mercurio (poste sul fondo dei tubi barometrici) per mezzo di elastici e gomma indiana atti a prevenire lo scoppio del sacchetto a causa dell'espansione del mercurio. In questo modo si rende lo strumento portatile senza rischi.

Per ulteriori informazioni: https://patents.google.com/patent/US32836?oq=barometer

Numero brevetto: US1786219A

Data pubblicazione: 23/12/1930

Inventore: Herman Neuwirth

Il barometro di Neuwirth

Uno scopo dell'invenzione è quello di fornire in barometri di tipo aneroide nuove costruzioni di comparatori a quadrante comprendenti poche parti semplici di terra che formano un insieme apparentemente ordinato, che deve essere prontamente impostato per accertare i cambiamenti meteorologici imminenti, che deve essere economico da produrre e pratico ed efficiente ad un alto grado in uso.

Per ulteriori informazioni: https://patents.google.com/patent/US1786219?oq=barometer

Numero brevetto: US4154110A

Data pubblicazione: 15/05/1979

Inventore: Edward L. Peart, Charlie J. Howard

Immagine tratta dal brevetto ufficiale

Il gruppo barometro è contenuto in una custodia per la visione attraverso un cristallo tenuto in posizione girevole da diversi mezzi di bloccaggio sollecitati a molla che consentono simultaneamente al cristallo di ruotare e impediscono che venga smontato dalla custodia. In particolare, il cristallo ha una flangia periferica, la flangia ha un labbro radiale e i mezzi di bloccaggio sono dita elastiche sporgenti dalla cassa e sopra il labbro. Uno strumento simile a una flangia, inserito tra la flangia del cristallo e le dita, devia le dita lontano dal labbro, consentendo in tal modo la rimozione della flangia dalla cassa del barometro.

Per ulteriori informazioni: https://patents.google.com/patent/US4154110?oq=barometer

STEP #16- ANATOMIE

 In questo post voglio presentare alcune immagini di componenti interne di un barometro (ovviamente la scelta ricade su barometri metallici piuttosto che su quelli tradizionali a mercurio per cui le immagini sarebbero abbastanza fine a sè stesse).

Vista esplosa di un manometro a molla

Sezione di un altimetro che sfrutta il funzionamento di un barometro aneroide

Barometro aneroide registratore Richard Frères Paris, esposto al Museo MITI

STEP #13- LA PUBBLICITA'

 In questo post voglio presentarvi alcuni annunci pubblicitari dedicati al nostro strumento. Ho scelto appositamente annunci più datati per far notare come, anche allora, le tecniche di marketing fossero orientate alla creazione del bisogno dell'oggetto, più che a una sua descrizione. Si noti anche il piccolo spazio che veniva effettivamente dedicato al prezzo di vendita dell'oggetto stesso.

STEP #15- I NUMERI

 In questo post voglio approfondire il lao numerico del nostro strumento, ovvero i valori che possiamo leggere su di esso.

Barometro

La pressione atmosferica indicata dal barometro cambia in base all’evoluzione del peso dell’aria ambiente. Si misura in ettopascal (hPa), talvolta in millibar (mb), e oscilla tra 960 e 1060 hPa. La lancetta del barometro si sposta quando cambia la pressione: al di sotto di 1013 hPa, indica una depressione, al di sopra di 1013 hPa, un anticiclone. I professionisti si riferiscono generalmente alla pressione rilevata a livello del mare, ovvero alla pressione corrispondente, in teoria, all’altitudine zero. Poiché questa pressione corrisponde in media a 1013 hPa, si utilizza questo valore come punto di riferimento.

Se consideriamo invece un normale barometro utilizzato dall'Arpa Piemonte:

Barometro normalmente usato nelle stazioni di rilevamento Arpa Piemonte

CARATTERISTICHE TECNICHE:

- Campo di misura 600 ÷ 1100 hPa

- Precisione: ± 0.5 hPa fra -10 e +50 °C

- Sensibilità: migliore di 0.1 hPa

- Risoluzione: 0,1 hPa

- Temperatura di funzionamento: -40 ÷ +60 °C

- Dimensioni: 60 x 60 x 29 mm

- Peso: 125 g

STEP #14- LA TASSONOMIA

 

Questa è una schematizzazione della tassonomia del barometro. Questo strumento infatti, come già detto in un precedente post, viene usato soprattutto nel campo della Meteorologia, una branchia delle Scienze dell'atmosfera, materia che studia tutti i fenomeni fisici che avvengono nella nostra atmosfera. Quest'ultima è a sua volta un ramo delle Scienze della Terra che invece si occupa in generale dei fenomeni sia geofisici che atmosferici del nostro pianeta. Infine questa materia non è che un caso particolare del più grande campo che è la Planetologia, ossia lo studio dei corpi celesti (non solo i pianeti) del nostro Sistema Solare.

STEP #12- NEL CINEMA

Ebbene sì, anche il barometro è stato una "star" dello spettacolo!!! Più precisamente, lo è stato del mondo dei cartoni animati, essendo usato spesso dai famosi Ghostbusters nella serie animata "The real Ghostbusters" e "Extreme Ghostbusters". Nell' episodio intitolato "Flip side" andato in onda il 17/09/1988, presente nella prima serie, Egon, uno dei fondatori degli acchiappafantasmi, sfrutta un analizzatore barometrico per dimostrare che la comparsa di un tornado nel bel mezzo di Central Park non fosse legato a effetti atmosferici (il barometro non rivelava alcuna differenza barometrica nelle sue vicinanze) ma solo a effetti paranormali.

Egon alle prese con la misurazione del fenomeno

I valori registrati dall'analizzatore: si nota come la lancetta sia fissa nel centro, indicando l'assenza di salti di pressione

per ulteriori informazioni visitare: https://ghostbusters.fandom.com/wiki/Barometric_Analyzer

STEP #10- I LIBRI

 In questo post voglio presentarvi una bibliografia comprendente testi in cui approfondire le informazioni sul barometro:

• Autore sconosciuto, Il barometro aneroide, sua storia e descrizione, Roma, Barbera, 31 dicembre 1874.
• Giuseppe Lais, Studi sul barometro aneroide. Osservazioni utili, tipografia delle belle arti, 1 gennaio 1871.
• Guido Grassi, Sulla misura delle altezze mediante il barometro, Libraio editore, 1876
• Evangelista Torricelli, Lezioni accademiche d'Evangelista Torricelli mattematico, e filosofo del sereniss. Ferdinando 2. gran duca di Toscana, Sapienza - Università di Roma, nella stamp. di S.A.R. per Jacopo Guiducci, e Santi Franchi, 1715.
• Francesco Faa di Bruno, Nuovo barometro a mercurio, Biblioteca Nazionale austriaca, Stamp. Reale, 1870

STEP #11- I COSTRUTTORI

 Ecco una lista delle principali aziende produttrici di barometri e strumenti affini al mondo:

• SEBA Hydrometrie GmbH: fondata nel 1967 a Oberbeuren da Dionys Fröhlich e Wolfgang Marxer. I primi prodotti includevano dispositivi di misurazione idrometrica, principalmente per la gestione dell'acqua. Ora l'azienda è attiva a livello internazionale: nel campo dell'idrologia, meteorologia e acque reflue, è uno dei principali produttori mondiali di sistemi di misurazione ambientale.

Sito web: https://www.seba-hydrometrie.com

• KELLER AG FÜR DRUCKMESSTECHNIK: Leader di mercato nella produzione di trasduttori e trasmettitori di pressione isolati, fu fondata nel 1974 da Hannes W. Keller, l'inventore della cella di misurazione integrata al silicio. La sede è a Winterthur, in Svizzera. L'azienda è totalmente a condizione familiare ed è certificata ISO 9001: ciò significa che i valori misurati possono essere completamente ricondotti agli standard nazionali.

Sito web: https://keller-druck.com

STEP #09- GLI INVENTORI

 Anche se l'invenzione del barometro è ufficialmente affidata alla figura del fisico italiano Evangelista Torricelli e datata 1643, vi sono numerose testimonianze che fanno presupporre che già i padri pellegrini utilizzassero una forma rudimentale del nostro strumento nei viaggi verso il Nuovo Mondo.

Evangelista Torricelli (Roma, 15 ottobre 1608 – Firenze, 25 ottobre 1647)

 Inoltre sembra che Torricelli sia stato ispirato da Giovanni Battista Baliani, il quale, nel 1630, condusse un esperimento mediante un primo prototipo di barometro ad acqua, strumento di cui è considerato ufficialmente l'inventore (1641) e oggi meglio conosciuto con il nome di barometro di Goethe.

Giovanni Battista Baliani (Genova, 1582 – Genova, 1666)

Già dalle prime esperienze di Baliani, arricchite dalle consulenze teoriche di Galileo Galilei, e dai successivi esperimenti di Gasparo Berti e Raffaello Magiotti, l'invenzione del barometro portò ad alcune considerazioni importanti che andavano anche aldilà della stretta funzione di strumento di misura che noi oggi gli affibbiamo.

Gasparo Berti (Mantova, 1600 – Roma, 1643)

Raffaello Magiotti (Montevarchi, settembre 1597 – Roma, 1656)

Galileo Galilei (Pisa, 15 febbraio 1564 – Arcetri, 8 gennaio 1642)

 La più rivoluzionaria di questa fu la dimostrazione sperimentale dell'esistenza del vuoto, non concepita a causa della locuzione (mai messa in discussione fino ad allora) "natura abhorret a vacuo" (la natura aberra il vuoto) enunciata da Aristotele.

Aristotele (Stagira, 384 a.C. o 383 a.C. – Calcide, 322 a.C.)

STEP #06- IL SIMBOLO

 

A confronto la differenza tra le icone utilizzate per la rappresentazione del nostro strumento. Si nota soprattutto la precisione quasi pesante (da un punto di vista operativo) della rappresentazione più storica, in totale contrasto con quella funzionale ed efficiente dei giorni nostri.

STEP #08- I MATERIALI

    I barometri tradizionali sono tutti costituiti da ampolle e tubi di vetro al cui interno è conservato il liquido manometrico. Inizialmente il liquido manometrico era costituito da acqua colorata che, in base al principio dei vasi comunicanti, innalzava o abbassava il suo livello nell'ampolla in seguito alle variazioni di pressione. Lo strumento così realizzato risultava infallibile nel funzionamento ma molto impreciso nella lettura, così venne ben presto sostituito il liquido al suo interno: al posto dell'acqua infatti Torricelli utilizzò il mercurio come liquido manometrico. Infatti grazie alla sua densità molto elevata, il mercurio poteva essere tranquillamente inserito in una colonnina di vetro alta solo 80 cm, a fronte dei 10,7 m richiesti da una sostanza come l'acqua per garantire lo stesso effetto. In questo modo risultava molto più semplice la lettura della pressione in quanto dipendeva solamente dall'altezza che raggiungeva il mercurio all'interno della colonnina di vetro.

Barometro ad acqua

Barometro a mercurio

Con l'andare del tempo ci si è spostati verso la realizzazione dei barometri metallici, leggermente meno affidabili ma molto più pratici: in essi il liquido barometrico era sostituito da tubi o scatole di metallo che, a causa delle variazioni di pressione tra l'interno e l'esterno dell'oggetto, subivano delle deformazioni della forma che venivano registrate da un ago su una scala graduata.

Barometro metallico

 (si noti la scatola metallica all'interno collegata al sistema di aghi recettori)

Infine oggi utilizziamo dei barometri elettronici, costituiti da una camera vuota dotata di sensore a deformazione a cella di carico. Il sensore trasforma la pressione in un segnale elettrico analogico fornendo in tal modo una misurazione della pressione atmosferica.

 

Sensore di pressione

link di riferimento: https://www.ecoage.it/barometro.htm

STEP #07- IL PROBLEMA DEL BAROMETRO

 Il problema del barometro rappresenta uno dei miti più conosciuti della comunità di fisici, raccontata, a quanto pare, per la prima volta da Ernest Rutherford. Egli racconta di aver ricevuto una lettera da un suo collega il quale gli chiedeva di fare da arbitro imparziale su una questione tra lui e un suo studente. Infatti il professore aveva intenzione di dare zero come punteggio alla risposta ad un quesito di fisica che aveva posto ad un suo studente, mentre lo studente pretendeva il massimo. Il problema recitava: «Mostrare in che modo è possibile determinare l’altezza di un grattacielo con l’aiuto di un barometro».  Lo studente aveva risposto: 

“Porta il barometro in cima all’edificio, legalo ad una lunga corda, calalo fino alla strada, fai un segno, tiralo su e misura la lunghezza della corda. La lunghezza della corda è uguale all’altezza del grattacielo“.

 Lo studente aveva risolto il problema completamente e correttamente. Ma assegnargli il massimo dei voti avrebbe potuto certificargli competenze non effettivamente confermate dalla sua risposta. 

Rutherford suggerì di dare allo studente un’altra possibilità e di concedere sei minuti per rispondere alla stessa domanda con l’avvertenza di dimostrare le sue conoscenze di fisica. Dopo cinque minuti non aveva scritto nulla ma alla domanda se voleva ritirarsi egli disse che aveva molte risposte a questo problema; stava scegliendo quella migliore. Nel minuto successivo scrisse la seguente risposta:

 “Porta il barometro in cima all’edificio e lascialo cadere al suolo. Misura il tempo di caduta con un cronometro. Quindi, usando la formula h=0.5*a*t2 calcola l’altezza dell’edificio“.

Il mio collega gli concesse il massimo voto.

Lasciando l’ufficio del collega, Rutherford chiese allo studente quali erano le altre risposte che conosceva. Egli disse: 

“Ci sono molti modi per misurare l’altezza di un grattacielo con l’aiuto di un barometro. Ad esempio puoi misurare la lunghezza del barometro, la sua ombra e l’ombra del grattacielo in un giorno di sole e quindi, con una semplice proporzione, calcolare l’altezza dell’edificio; c’è un metodo molto elementare: partendo dal piano terreno sali le scale e traccia dei segni sui muri utilizzando il barometro come unità di misura di lunghezza. Alla fine conta i segni e avrai l’altezza dell’edificio in unità-barometro“. Se vuoi un metodo più sofisticato, puoi legare il barometro ad un filo ed usarlo come pendolo per misurare il valore di g (gravità) al livello della strada e in cima all’edificio. Conoscendo la differenza di gravità è possibile calcolare l’altezza dell’edificio. Similmente puoi andare in cima all’edificio, legare il barometro ad una lunga corda, calarlo fino al livello della strada e farlo oscillare come un pendolo. Misurando il periodo, si può calcolare la lunghezza della corda, cioè l’altezza dell’edificio. Infine, ci sono molti altri metodi per risolvere il problema. Forse il migliore è quello di prendere il barometro e bussare alla porta del direttore. Quando apre gli dici così: – Signor direttore, questo è un bellissimo barometro. Se mi dice l’altezza dell’edificio glielo regalo.”

A questo punto Rutherford chiese allo studente se veramente NON conosceva la risposta convenzionale a questa domanda. Egli ammise che la conosceva ma che non ne poteva più di una scuola e di professori che tentavano di insegnargli a pensare.

Lo studente era Niels Bohr, fisico danese, premio Nobel per la Fisica nel 1922. 

STEP #05- COME FUNZIONA

 Il funzionamento del barometro di Torricelli si basa sulla legge di Stevino. Il dispositivo consiste in una colonnina di circa 80 cm, chiusa ad una estremità e riempita di mercurio. La colonnina viene capovolta con l'estremità libera rivolta verso una vaschetta anch'essa riempita di mercurio. Il mercurio nella colonnina inizierà a scendere (creando dietro di sé il vuoto) e contemporaneamente il livello nella vaschetta inizierà a salire fino al raggiungimento di una situazione d'equilibrio che corrisponde ad un'alteza del mercurio nella colonnina pari a 76 cm: in questa situazione infatti secondo la legge di Stevino il peso del mercurio nella colonnina eguaglia il peso totale del mercurio della vaschetta e della colonna d'aria sovrastante. Per la legge di Pascal, la pressione ad una certa altezza risulta uguale su tutto il piano, pertanto scegliendo come altezza di riferimento quella del pelo libero del mercurio della vaschetta avremo:

patm = pHg = PHg / S

Definendo la forza peso come:

PHg = m*g = rho * V * g

dove rho è la densità del mercurio e V è il volume della colonnina di mercurio pari a h * S. Sostituendo: 

patm = rho * h * S * g / S = rho * h * g = 760 mmHg = 101 325 Pa

Barometro a mercurio schematizzato

STEP #04- CHI USA IL BAROMETRO?

 Il barometro viene utilizzato principalmente nel campo della meteorologia, cioè il ramo di scienze della Terra che si occupa dello studio dei fenomeni fisici che avvengono nell'atmosfera terrestre. L'osservazione dei fenomeni meteorologici e il tentativo di una loro predizione trova radici antichissime che si collocano ancora prima della civiltà greca nella linea del tempo. Tavolette a caratteri cuneiformi derivanti dai babilonesi e perfino l'antica Upanishad indiana contengono tracce di osservazioni del meteo.

Tavoletta a caratteri cuneiformi babilonese

    

Pagine dell'antica Upanishad indiana

Tuttavia Aristotele viene considerato il vero fondatore della meteorologia grazie al trattato "Meteorologica" che scrisse nel 350 a.C.. Ogni tentativo del mondo antico di prevedere il meteo si basava sulla profezia, sulla divinazione e sull'astrologia, ma ciò non limitò di certo lo spirito di osservazione nei secoli a venire.

Il frontespizio del trattato di Aristotele

 Dal XV secolo inoltre incominciarono a comparire i primi strumenti di misura dei parametri meteorologici tra cui appunto il barometro. Un primo tentativo di separazione tra profezia e meteorologia avvenne grazie agli studi dell'ammiraglio Fitzroy, considerato uno dei padri della meteorologia sinottica. Tuttavia non prima del 1922 si fece un primo decisivo passo, quando Lewis Fry Richardson dimostrò che le piccole variabili delle equazioni della fluidodinamica incidevano sul meteo e realizzò uno schema di calcolo per la sua predizione. Purtroppo l'elevato costo computazionale delle operazioni costrinse all'attesa dei primi computer negli anni '60 per un chiaro modello matematico. Oggi queste previsioni sono rese ancora più affidabili grazie a sonde spaziali e satelliti che facilitano la misurazione delle variabili.

Satellite per le rivelazioni meteorologiche

 La parola meteorologia deriva dal greco antico μετέωρος metéōros (meteor) and -λογία -logia (-(o)logy).

link di riferimento: https://en.wikipedia.org/wiki/Meteorology

STEP #03- GLOSSARIO

Mercurio: il liquido utilizzato per primo da Torricelli per la misura della pressione atmosferica.

Il mercurio, l'elemento con Z=80 della tavola periodica

Colonnina di vetro e vasca: lo strumento realizzato da Torricelli prevedeva una colonnina di vetro chiusa ad un'estremità e avente l'estremità aperta rivolta verso una vaschetta, il tutto riempito dal mercurio.

Cilindro metallico appiattito: presente nei barometri olosterici che misurano la pressione in base alle deformazioni subite dal cilindro al cui interno è stato fatto il vuoto.

Interno di un barometro olosterico con vista sulla scatola metallica

Tubo di Bourdon: un tubo metallico a forma ricurva o spirale presente nei barometri aneroidi che misurano la pressione in base alle deformazioni subite dal tubo.

Tubo di Bourdon (in blu) di un barometro a molla

Cella di carico: è un componente elettronico (trasduttore) impiegato per misurare la forza applicata sulla parete di una piccola camera in cui è stato fatto il vuoto tramite la misura di un segnale elettrico elaborato poi da un microprocessore. Trova applicazione nei barometri elettronici.

Sensore di pressione

link: https://it.wikipedia.org/wiki/Barometro