navigate con la vela e non navigate nell'alcol!

La nostra matematica ci fa capire molte cose.

Alcol e matematica
Anche questa estate è stato elevato sia il numero di incidenti mortali sulle strade sia il numero delle sospensioni di patenti di guida nonostante l' inasprimento delle sanzioni per la violazione delle norme del Codice della strada e il tutto causato dall'uso- abuso di droga e alcool . Sembra , pertanto, molto vicina una profonda revisione del Codice. La guida in stato di ebbrezza è un reato penale . Il limite di tasso alcolemico in Italia è 0,50 g/l. se si supera questa soglia, le sanzioni sono molto pesanti e variano a seconda della fascia in cui rientra lo stato di ebbrezza accertato dalll'etilometro ( tra 0,51 e 0,80 ; tra 0,81 e 1,5 ; oppure oltre 1,5 g/l ). L' uso dell' etilometro è stato introdotto con il decreto legge 285 art. 186 del 30 aprile 1992 e da quel momento le Forze dell' Ordine lo hanno usato con intensità crescente.
Il modo in cui l'alcool entra nel circolo sanguigno può essere rappresentato con questo schema:

Tenendo presente che l' alcool pesa 800gr per litro, è possibile calcolare in modo approssimativo il proprio tasso di alcolemia , basta usare questa formula:
Tasso alcolico g/l = [(Ga x V x 0,008)x 1.055]/(Pxk)
dove
Ga = grado alcolico della bevanda
V = volume della bevanda ingerito ( in ml)
P = peso corporeo ( in Kg)
la costante 1,055è il peso specifico del sangue
K = coefficiente di diffusione
quest'ultimo varia a seconda del sesso : M = 0,73 e F = 0,66.

EUREKA! LA BARCA GALLEGGIA.

Eureka dal greco "ho trovato !" non è un'espressione coniata dal grande attore comico woody allen bensì da un grande scienziato del passato , tale archimede.Questa parola fu esclamata nel momento in cui Archimede scoprì che si poteva calcolare il volume di un corpo di forma irregolare misurando il volume dell'acqua che veniva spostata quando il corpo veniva immerso.

Avete capito bene questo fondamentale principio della fisica è stato scoperto da un signore dell'antica grecia e tutt'oggi come qualunque principio della fisica che si rispetti è ancora valdo.

Su tale principio come è ovvio si basa anche il galleggiamneto di una barca a vela.

Come potrete notare dalle due figure per poter capire il fenomeno dobbiamo rifarci alla forza(per chi non conoscesse il concetto vada a rivedere il mio post precedente).

In base a tale principio i corpi immersi nell'acqua ricevono una spinta F_A verso l'alto uguale al peso del liquido spostato.

Ricordiamo però, che tutti i corpi sono soggetti ad un'altra spinta F_P dovuta al loro peso.

Quale di queste due forze contrarie prenderà il sopravvento?

Basta riflettere che la prima delle due forze è in rapporto con il volume dell'acqua spostata e quindi con il volume del corpo,mentre la seconda è dovuta al peso del corpo.perciò i corpi di grande volume e di piccolo peso tendono a galleggiare ,mentre quelli di piccolo volume e grande peso affondano.

L'equilibrio si verifica quando il corpo pesa per unità di volume ,esattamente quanto l'acqua e cioè quando ha un peso specifico uguale a quello dell'acqua.

Un corpo più leggero dell'acqua s'immerge fintantochè il suo peso complessivo uguaglia quello del liquido spostato dalla parte del corpo immersa.

In formule avremo:

F_A=p_p V,

dove F_A è la forza di Archimede p_p è il peso specifico del fluido e V il volume del corpo immerso.

Sarebbe interessante chiedersi perchè i sommergibili riescono sia a galleggiare che ad affondare.

I sistemi usati per fare immergere, emergere o, in generale variare di quota un sottomarino o un sommergibile sono essenzialmente due:
uno statico , fondato sul bilanciamento tra il peso del sommergibile e la spinta al galleggiamento che esso riceve in base al principio di Archimede
uno dinamico , che sfrutta, quando il sommergibile è immerso ed in moto, la portanza dei suoi timoni di profondità .
Come ogni corpo immerso in un liquido, il sommergibile è soggetto principalmente a due forze:
la forza peso, diretta verticalmente dall'alto verso il basso
la spinta idrostatica, diretta verticalmente dal basso verso l'alto e di intensità pari al peso del volume del liquido spostato (nel nostro caso, acqua marina).
Per far immergere un sommergibile si deve aumentarne il peso in modo che esso superi in intensità la spinta idrostatica.
Questo si ottiene immettendo acqua marina in appositi compartimenti allagabili ("casse"). Ciò fa aumentare il peso del sommergibile, che tende quindi ad immergersi.
Per far riemergere il battello basta espellere l'acqua da una delle casse (la cassa emersione) immettendovi aria compressa, prelevata da apposite bombole (interne allo scafo). L'alleggerimento dovuto alla sostituzione della zavorra d'acqua nella cassa emersione con aria, consente al sommergibile di portarsi in "affioramento" (vale a dire con la sola torretta fuori dall'acqua). In questo assetto è possibile aspirare aria dall'atmosfera e pomparla dentro alle casse ancora allagate, diminuendo ulteriormente il peso del sommergibile e portandolo così completamente in superficie.

Ciao dal vostro vincenzo.

LA FORZA!

Quando abbiamo parlato di portanza abbiamo fatto cenno alla FORZA.


Bene in questo post cercheremo di spiegare che cosa è da un punto di vista fisico partendo da alcuni piccoli esempi.

Pensiamo ad un calciatore al momento in cui calcia la palla o ad un giocatore di pallavolo al momento in cui effettua una battuta , bene questi sono due semplici gesti che richiedono uno sforzo(FORZA) per essere compiuti.





Oppure potremo pensare al tiro alla fune

in questo caso chi avrà più FORZA vincerà.






Nessuna definizione meglio di questi esempi può descrivere cosas è una forza.L'intuizione e la semplicità cari ragazzi rimangono ancora il miglior modo per capire fisica e matematica.

A tal proposito vi consiglio un libro di un premio nobel per la fisica, Richard P. Feynman , dal titolo "Sta scherzando Mr. Feyman" ,vedrete che trasformerete il vostro odio per la matematica e la fisica in un amore viscerale.
Ma torniamo a noi, cerchiamo di dare una definizione più rigorosa di forza.
Precisamente,ogni causa che modifica o tende a modificare lo stato di quiete o di moto di un corpo è detta FORZA.
Bene , fin qui tutto semplice, basti pensare a una scotta ,quando la cazziamo applicchiamo una forza alla scotta.








Una forza è una grandezza vettoriale quindi per essere determinata ha bisogno di un MODULO , INTENSITA' E VERSO. Inoltre determinante per definire la forza è il suo punto di applicazione



Vediamo ora operativamente come si calcola una forza, ciò ci può essere utile per fare dei confronti tra due forze.La forza è uguale a :


MASSA(kg)*ACCELLERAZIONE(m/s²) .

Ora che abbiamo visto che cosa è e come è definita una forza possiamo passare ad analizzare i vari tipi di forze che esistono e precisamente sono di quattro tipi:

1. la forza gravitazionale dovuta alla gravità.

1. la forza elettromagnetica dovuta alle interazioni tra atomi .

1. la forza nucleare forte dovuta all'interazione tra protoni e neutroni.
2. la forza nucleare debole forza nucleare che agisce su le coppie di particelle elementari.

Nella vita come nella vela la forza è onnipresente,potremo definirla come il "MOTORE" di ogni cosa.

ciao dal vostro vincenzo

Perchè navighiamo controvento?

vi siete mai chiesti come fa una barca a vela a navigare controvento? LA RISPOSTA LA DOVREMO CHIEDERE A NEWTON O BERNOULLI e più precisamente al secondo principio della dinamica e al teorema di bernoulli.
Cmq la ragione è molto semplice e per capirla dobbiamo rifarci alla dinamica del volo.

Consideriamo il caso in cui l’ala è ferma e l’aria è in movimento. Nella figura sovrastante è rappresentato un profilo alare ed è disegnato il moto di due volumetti di fluido A e B che vengono separati dall’ala e passano il primo al di sotto di essa ed il secondo di sotto per poi rincontrarsi. A causa della forma dell’ala il volumetto A segue un percorso rettilineo mentre B ne segue uno curvo e quindi più lungo. Dato che i due volumetti impiegano lo stesso tempo per spostarsi dobbiamo ammettere che la velocità dell’aria al di sopra dell’ala sia maggiore di quella al di sotto. Quindi per il teorema di Bernoulli la pressione che preme sulla parte inferiore dell’ala maggiore di quella che si esercita sulla parte superiore, ciò determina parte della forza chiamata portanza che sostiene l’aereo in volo.

La stessa cosa succede alla vela con l'unica differenza che la foza non è più diretta verso l'alto ma orizzontalmente.

Questo principio, abbinato all'uso della deriva, permette alla barca di avanzare di bolina, in linea retta. Cosa che non avverrebbe in assenza della deriva, infatti essa sotto il pelo dell'acqua genera una forza "uguale" in intensità, ma in contrasto nel verso, alla componente perpendicolare all'asse della barca della forza sopradescritta; senza l'uso di questo accorgimento costruttivo, si determinerebbe solo lo scarroccio senza la possibilità di avere una bolina o rotta controllata.

Bolina: la freccia azzurra indica la spinta laterale generata dalla depressione sul lato sottovento della vela; tale spinta puo' essere scomposta in due vettori, quello nero, che viene annullato dalla resistenza uguale e contraria generata dalla deriva immersa nell'acqua, e quello blu, che è la risultante spinta all'avanzamento della barca a vela.

Possiamo concludere che per poter far avanzare la barca a buone velocità è necessario fare dei buoni calcoli vettoriali per poter eliminare al massimo la resistenza.

per approfondimenti

Vettori e Vento apparente

Il vento apparente è quel particolare vento percepito da un osservatore in movimento; in condizioni di aria ferma, esso possiede intensità proporzionale e direzione opposte a quella del movimento. In presenza di vento reale, il vento apparente è la somma vettoriale del vento prodotto dall'avanzamento e del vento reale.

Nella navigazione a vela il vento apparente ha grande importanza perché è in relazione all'intensità e direzione di questo vengono regolate le vele per seguire una rottaprescelta. Poiché il vento apparente è quello che effettivamente agisce sull'imbarcazione, la sua velocità può essere misurata con l'anemometro di bordo. La strumentazione moderna consente anche di calcolare la velocità del vento reale quando sono conosciute la velocità della barca e del vento apparente.
I vettori delle velocità che concorrono al vento apparente sono rappresentati nel disegno, dal quale si può dedurre che il vento apparente coincide con il vento reale solo quando l'imbarcazione è ferma rispetto al fondo marino, mentre all'aumentare della velocità dell'imbarcazione il vento apparente si discosta sempre più dal vento reale per avvicinarsi al vento di avanzamento.
Poiché è il vento apparente ad incidere sulla velatura ne consegue che la navigazione con vento in poppa è sempre la meno efficace, poiché all'aumentare della velocità dell'imbarcazione corrisponde una proporzionale diminuzione dell'intensità del vento che agisce sulle vele. Infatti su di un qualsiasi mezzo che si muovesse ad una velocità equivalente a quella del vento reale e nella stessa esatta direzione, la percezione di vento apparente sarebbe nulla.
Per il motivo sopra enunciato una imbarcazione a vela in procinto di raggiungere un punto (boa) posto nella direzione del vento avrà maggiore velocità di avvicinamento all'oggetto non percorrendo la rotta più breve e con vento in poppa, bensì bordeggiando in modo tale da mantenere un angolo con la direzione del vento apparente più favorevole alla efficacia della velatura. È questo il tipo di navigazione che cerca una imbarcazione in regata, in un percorso a bastone e al momento di affrontare il lato di poppa.
Alcune imbarcazioni a vela, in particolare multiscafi o tavole a vela, generando con l'avanzamento un notevole vento apparente, possono navigare a velocità superiori al vento reale presente in quel momento. In genere questo avviene in navigazioni con vento al traverso della rotta seguita dall'imbarcazione. Allo stesso modo si comportano alcuni mezzi di terra a propulsione velica e dotati in genere di una assai minore resistenza all'avanzamento.

Cazza quella randa

Ci siamo!
Anche Benedetto, Mario, Paolo e Vincenzo oramai fanno parte di questa fantastica comunità.
Premetto, il progetto è ancora allo stato embrionale, ma ci impegneremo per cercare di renderlo quanto più possibile un lavoro piacevole e utile.
L'idea è semplice, sfruttare lo sport per capire la fisica e quindi la matematica, bestia nera di tutti gli studenti e non solo.
DESTINATARI:Il progetto è rivolto a tutti gli studenti della scuola secondaria inferiore e superiore che vogliono imparare(MA SOPRATTUTTO CAPIRE) la fisica e la matematica in maniera divertente.
OBIETTIVI:Partendo da semplici uscite in barca a vela si vogliono stimolare gli studenti a porsi domande e a capire l'UTILITA' della matematica e della fisica(ad esempio perchè le barche a vela riescono ad avanzare controvento?).Inoltre il corso mira a creare spirito di gruppo e a far sviluppare attitudine al Problem solving caratteristiche peculiari allo sport della vela.
MODALITA' E DURATA: Il progetto si articola in uscite didattiche in barca a vela svolte al di fuori degli orari di lezione(le domeniche) e si svolgerà da marzo a maggio.
Nel prossimo post Mario,il nostro prof di educazione fisica vi illustrerà le regole e le nozioni di base di questo sport.