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Coordinate cartesiane (o rettangolari)

Rubrica: Officina della Matematica
Titolo o argomento: Coordinate cartesiane (o rettangolari)

Coordinate cartesiane: un sistema per la rappresentazione di un punto nello spazio nei termini della sua distanza, misurata lungo un sistema di assi perpendicolari tra loro, a partire da una data origine.

Per convenzione le direzioni positive vengono prese verso destra e in alto. Sempre per convenzione il primo quadrane è quello nel quale entrambe le quantità sono positive. I quadranti successivi vanno ricercati in senso antiorario a partire dal primo.

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Un banale esempio che mostra le convenzioni spiegate in questo articolo
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Le nuove generazioni sono davvero più intelligenti?

Rubrica: Così è la vita

Titolo o argomento: Su cosa si basa questo luogo comune?

Spesso si sente dire a nonni e genitori che i loro nipoti sono sempre più svegli e intelligenti rispetto alle precedenti generazioni. Così, per curiosità, sono voluto andare a fondo sulla cosa ed ecco ciò che è emerso. Genitori e nonni rimangono facilmente impressionati dal fatto che i “nuovi giovani” sono in grado di utilizzare le nuove tecnologie (soprattutto elettroniche) con grande scioltezza. Il fatto che un ragazzino di 10 anni sia in grado di utilizzare in modo disinvolto un iPod, viene accomunato a maggiore intelligenza. Niente di più errato.

Se così fosse, le nuove generazioni sarebbero formate sempre più spesso da ragazzi superbravi a scuola, giovani in grado di eseguire in modo fin troppo semplice calcoli complessi e che sarebbero in grado di effettuare ragionamenti altrettanto elaborati. Invece sono abili al computer, ad utilizzare la console preferita, il cellulare preferito, il software preferito… semplicemente perchè i “nuovi giovani” in mezzo a questa tecnologia ci sono nati. Inoltre tale tecnologia è stata concepita proprio per loro altrimenti sarebbe rimasta invenduta.

La prova del nove sta nel semplice fatto che spesso genitori e nonni delle attuali generazioni conoscono bene ad esempio come manovrare una saldatrice o una macchina per lavorare il legno mentre i giovani di oggi non sanno tenere in mano nemmeno un martello. Con questo voglio dire che alcuni decenni fa le massime tecnologie alle quali poteva ambire un ragazzo erano utensili e strumenti da lavoro privi di qualunque sofisticazione elettronica, multimediale o interattiva. Ne segue che, come i nostri nonni hanno imparato ad usare un tornio (e con esso realizzavano splendidi lavori), oggi i “nuovi giovani” sono in grado di sfruttare al meglio internet o l’interattività proposta dalle grandi aziende di elettronica.

Semplicemente, ogni generazione si adatta e si confronta con ciò che la tecnologia gli mette a disposizione e con la realtà che la circonda in quel momento. E’ invece privo di ogni ombra di dubbio il fatto che gli stimoli e gli input provenienti dal mondo sono aumentati esponenzialmente e, i giovani di oggi, si sono abituati senz’altro a gestire nella mente una sempre crescente quantità di informazioni. Un pò come se avessero aumentato la capacità del proprio hard disk, lasciando il processore inalterato.

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Non è detto che le tecnologie di una volta non riacquisteranno importanza per i giovani… Inoltre le tecnologie di un tempo oggi sono perfettamente integrate con quelle più attuali e sofisticate (vedi le Macchine a Controllo Numerico).
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Prima il brevetto, poi il resto

Rubrica: Sogni il tuo brevetto? -6-
Titolo o argomento: Prima il brevetto, tanta pazienza e poi il resto

Occorre una buona dose di pazienza ed essere molto informati per mettere a frutto le proprie idee. Ho letto su un forum (che tratta la tecnica dei motori) la domanda di un lettore che ha chiesto informazioni su come poter contattare il laboratorio dell’azienda “X” per mostrare la sua idea e in seguito brevettarla.

Non fatelo mai! Se siete delle persone buone questo fa sicuramente bene alla società ma non siate così ingenui. Presentare la propria idea prima di brevettarla è come un suicidio. Se siete dei tecnici, persone esperte e sicure delle proprie capacità prima dovete procedere a tutelarvi con uno o più brevetti (e non solo nel paese d’origine)*. Solo in seguito proponetelo ad aziende che operano nel settore. Il fatto che stravediate per una marca di auto, camion, moto, trattori, barche o qualunque altra cosa, non significa che troverete persone disposte a comprendere la vostra passione per un prodotto e a rinunciare alla ghiotta occasione di poter brevettare la vostra idea prima di voi. Non dovete amare un prodotto ad occhi chiusi, dovreste mantenere la lucidità di valutare situazione per situazione cosa quell’azienda ha fatto bene o meno e notereste che anche il vostro marchio preferito può aver fatto delle grandi “sciocchezze”. E’ umano, non c’è nulla di male. Estremizzare le cose non porta mai buoni frutti.

*Può non essere sufficiente un comune brevetto, chiedete sempre consigli ad uno studio legale che si occupa di brevetti e poi procedete a coprire la vostra idea in modo corretto ed a 360°.
Per chi ancora non lo sapesse rivolgersi alla camera di commercio per proteggere le proprie idee è tra i primi passi da fare.

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Esempio di idea brevettata dal Sig. Aldo Cerri (brevetto del 2005: capotte
a meccanismo ultra semplificato ed estremamente leggero)  assomigliante
alla recente Ferrari 575 SuperAmerica.
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L’evoluzione dei motori a gasolio

Rubrica: Incominciamo a parlare di automobili
Titolo o argomento: Dai mezzi di lavoro alle vetture più raffinate

Il percorso fatto dal gasolio negli ultimi 20 anni è stato notevole. Sebbene una volta fosse il combustibile destinato solo ai mezzi agricoli, ai mezzi pesanti ed ai mezzi di lavoro (esisteva persino chi si vergognava di andare in giro con la famiglia utilizzando una vettura diesel tanto era discriminato…), nel giro di due decenni è diventato il carburante principale per l’autotrazione grazie ai maggiori chilometraggi percorribili con un litro ed alla dedizione dei motori diesel di accoppiarsi a grandi berline pesanti alle quali vengono richieste principalmente grandi doti di elasticità (coppia elevata in un grande arco di utilizzo), economia d’uso e durata.

Ma dove si è intervenuto per ridurre le emissioni inquinanti?

Sul processo di combustione

Si è agito sul rapporto aria/gasolio rendendolo indipendente dal carico; miscela preparata con preiniezione; EGR regolato elettronicamente; disegno della camera di combustione; riduzione rapporto di compressione; accoppiamento con turbocompressori a geometria variabile o con i turbocompressori a doppio stadio.

Sulla preparazione della miscela:

si è agito sul fenomeno della turbolenza; sul controllo del moto dell’aria nel cilindro; sull’aumento della pressione di iniezione; iniezioni multiple; dosaggio delle singole iniezioni.

Sulla gestione esterna del motore:

si è agito su un controllo preciso del ricircolo e del raffreddamento della carica; si è agito sull’overboost di pressione; su un rapido warm-up del motore; iniezione ad hoc per ogni singolo cilindro; controllo a ciclo chiuso per il filtro anti-particolato.

Sulla qualità del gasolio:

si è agito sul contenuto di zolfo, sul numero di cetano e contenuto aromatico; additivi e componenti speciali per il carburante.

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Ancora una volta la parola d’ordine è: flessibilità

Rubrica: Metodi. Alternative al mondo abituale.

Titolo o argomento: Schemi rigidi impattano a terra e si frantumano…

In Germania solo una delle tante aziende produttrici di pannelli solari, assume circa 200 persone al mese. Questo è ovvio in quanto lo stato ha voluto investire sulle energie rinnovabili (e non solo…) così la crescita è stata una diretta conseguenza che ha portato la necessità di avere nuovo personale. Molte di queste persone assunte erano disoccupate sino a qualche mese prima. Il concetto di flessibilità che voglio comunicarvi sta nel fatto che non si può più immaginare di fare lo stesso lavoro tutta la vita. Ci vuole flessibilità. Donne che fino a poco tempo prima erano a casa ora si trovano in fabbriche ultramoderne e robotizzate a costruire pannelli solari “Thin film”. Se oggi il business in crescita è rappresentato dal solare, l’eolico, le caldaie a pellets, in futuro i business potrebbero essere altri e solo chi si adatterà a seguire i cicli della tecnologia, cambiando lavoro quando richiesto dalla società e dai tempi che corrono, si troverà bene e “occupato”. Ci vuole flessibilità. Io lo credo fermamente ma a deciderlo è stato il corso dell’evoluzione.

Il ruolo della ricerca e dello stato

Poco righe sopra ho scritto “non solo”. Mi riferisco al fatto che la Germania per essere così competitiva oggi, nel mercato del fotovoltaico, ha investito nella ricerca ieri. Ingenti quantità di denaro investite nella ricerca e nelle Università. L’Università presso la quale studio io, invece, non ha il budjet nemmeno per finanziare la Formula Student (competizione dedicata ai giovani progettisti che desiderano creare un prototipo di auto di formula). Non riusciamo a costruire una misera piccola auto da pista, figuriamoci quanti anni luce siamo distanti dai miliardi di euro risparmiati dalla Germania con il fotovoltaico.

In Germania:

Ricerca→ Nuove tecnologie→Efficienza→Risparmio denaro→Migliore qualità della vita

In Italia:

Scarsa ricerca→Scarsa innovazione→Scarsità di proposte→Ingenti perdite di denaro→Maggiori tasse→Regressione qualità della vita→Insoddisfazione→Scarsa credibilità nel mondo.

Il risparmio iniziale dovuto all’assenza di investimenti nella ricerca e l’innovazione comporta maggiori perdite in seguito. Sacrificarsi nella giusta direzione inizialmente permette invece di avere maggiori ritorni dopo e sotto molteplici aspetti. Si stima che con il fotovoltaico uno stato come l’Italia può arrivare a risparmiare oltre 40 miliardi di euro l’anno. Vi rendete conto? Quante tasse di meno?! Quanti soldi in più per la ricerca, per un ambiente pulito, per le nuove generazioni, per una vita migliore, minori tasse, minori sprechi?!

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Non lasciate il mondo agli stupidi: Pannelli solari Thin Film

Rubrica: Impianti fotovoltaici; Ci sono un italiano uno svizzero e un tedesco -3-

Titolo o argomento: Pannelli fotovoltaici di nuova generazione “Thin Film”

Non lasciate il mondo agli stupidi, un titolo forte, ma non è venuto in mente a me. Si tratta dello slogan pubblicitario di un’imponente azienda tedesca che produce i pannelli solari di nuova generazione: “Thin film”. Sono pannelli ultrasottili con rendimenti ancora più elevati dei tradizionali in commercio di questi tempi. Costano oltre tre volte meno, si installano con una facilità estrema  e non necessitano nemmeno di una vite per essere montati.

In Germania continuano a darsi da fare verso la direzione delle energie rinnovabili. Si danno da fare e ottengono grandi risultati. Nel giro dei prossimi 4 o 5 anni non dipenderanno più da altri paesi per il fabbisogno energetico. I governi e gli schieramenti  tedeschi dell’uno e l’altro lato si sono incontrati in pieno accordo per favorire questo sviluppo. In Germania una legge chiarissima di sole 10 pagine illustra tutte le regole e le modalità da rispettare, in Italia oltre 17 leggi non riescono a comunicare nient’altro che confusione.

Ad un importante convegno internazionale per la presentazione dei nuovi pannelli solari “Thin film” indovinate quale paese mancava? L’Italia. Nessuno si è presentato per rappresentare la nostra nazione. Ci sarei andato volentieri io 😀

Giappone, Germania, Francia, Olanda, Stati Uniti, Austria… e chi più ne ha più ne metta, tutti interessati ai nuovi pannelli solari “Thin film”. La principale azienda tedesca che li produce è passata in breve da pochi milioni di euro l’anno di fatturato a ben diverse centinaia di milioni di euro. E tutto questo nonostante la crisi. Il settore delle energie rinnovabili è in crescita ovunque… tranne che in Italia.

E le famiglie italiane interessate al solare che cosa hanno incontrato? Ovviamente BUROCRAZIA, BUROCRAZIA, BUROCRAZIA… Decine di carte, permessi, bollettini, marche da bollo e DIA per cosa? Per cercare di dare un mondo migliore e più pulito alle prossime generazioni. In Germania non occorre alcun permesso e nessuna spesa oltre ai pannelli stessi. Che bellezza.

Possiamo vincere tutti i mondiali di calcio che vogliamo ma altri paesi del mondo sono in grado di vincere partite che faranno vivere il pianeta e i nostri figli. Non credo sia proprio la stessa cosa.

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In Germania il mercato del fotovoltaico da posti di lavoro a centinaia di persone in più al mese, offre risparmi allo stato quantificabili in miliardi di euro l’anno di energia non più acquistata all’estero, riduce in modo massiccio l’immissione di anidride carbonica nell’aria.
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Ridurre l’inquinamento con la pipì. Cose da pazzi?

Nemmeno tanto

Non è una novità ma molti ancora non la conoscono

Vi è mai capitato quando eravate neopatentati e alle prese con la vostra prima auto di non avere il denaro a disposizione per la benzina e vostro padre o vostro nonno almeno  una volta simpaticamente vi ha detto:”Non hai la benzina? Facci la pipì dentro!”

 Ebbene la Mercedes ci è andata vicino. Solo che in questo caso l’urea (sostanza presente nell’urina) non viene introdotta nel serbatoio del carburante ma viene immessa all’interno dello scarico per abbattere le sostanze inquinanti. Vediamo come.

 L’urea riscaldata genera ammoniaca (NH3 , ovvero 1 atono di Azoto e 3 di idrogeno). I gas di scarico invece sono ricchi di Ossidi di Azoto (NO e NO2). Quando ammoniaca e ossidi di azoto si incontrano su un metallo catalizzatore (fatto generalmente di platino, palladio o rodio) si verifica il distacco degli atomi di ossigeno dagli NOx che si legano con l’idrogeno rubato all’ammoniaca. In tal modo, alla fine, otteniamo semplicemente: acqua pura “H2O” e azoto “N2“). Un’idea a dir poco geniale. In termini chimici ecco la reazione in dettaglio:

NO+NO2+2NH3 = 2N2+3H2O

Una molecola di ossido di azoto + una di biossido di azoto + due molecole di ammoniaca formano (con un opportuno catalizzatore) due molecole di azoto e 3 molecole di acqua.

 Naturalmente questa notizia potrebbe generare ilarità nella clientela e non solo, ragione per cui all’urea è stato assegnato il soprannome “AdBlue” e all’intero sistema comprensivo di apposito catalizzatore (installato nell’impianto di scarico assieme a ben altri 3 dispositivi quali: catalizzatore ossidante, filtro antiparticolato e catalizzatore ceramico selettivo SCR) è stato dato il nome “BlueTec”. Ah il Marketing 😀

Note. Ma i vecchi catalizzatori, quando terminano la loro vita utile, nel raro caso in cui vengano sostituiti, dove vanno a finire? Quattro dispositivi su un sistema di scarico cercano di ridurre l’inquinamento atmosferico ma, vista la fondamentale legge chimica che afferma:“Nulla si crea, nulla si distrugge, ma tutto si trasforma”, bisogna considerare quanto siano in parte inquinanti e in parte riciclabili dopo…

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Perchè ottimizzare un assetto è un’operazione difficile?

Rubrica: Setting | Le domande dei lettori
Titolo o argomento: Il setup di un’auto da corsa, questo sconosciuto

Risponendo a: Riccardo

Riccardo ci pone una domanda molto generica e che in realtà richiederebbe numerosi trattati e la visione di esempi pratici sul campo per trovare una reale risposta. Mettere a punto un ottimo assetto richiede l’analisi di una moltitudine di situazioni che si verificano in un giro di pista. Questo insieme di situazioni a sua volta si riverificherà per tutti i giri  che determinano la durata della gara e che, nonostante lo sforzo del pilota nel farli tutti il più possibile simili, non saranno mai del tutto uguali.

Di ogni singola situazione che si verifica in un giro di pista bisogna essere bravi ad individuare quella principale sulla quale operare, ovvero quella che se presa in considerazione per modificare il setup in una direzione, porta vantaggi anche in quasi tutte le altre situazioni. Dico quasi perchè l’assetto perfetto che fa calzare a pennello la vettura sia al pilota, sia a tutti i settori della pista, non mi sembra che esista.

Può accadere che in un giro di pista, il pilota possa trovare che la sua vettura sia sottosterzante in alcuni punti e, addirittura, sovrasterzante in altri. Sebbene la causa di simili anomalie sia spesso dovuta ad errori di guida ovvero ad errori quali un’apertura o chiusura troppo anticipata o ritardata del gas (ma in realtà sono molti di più e molto più complicati i fattori in gioco), può accadere che un assetto realizzato ad hoc per un settore risulti poi inadeguato su un altro tratto di pista. In questo caso si sceglie su quale settore tentare di guadagnare tempo e su quale altro settore rinunciare a preziosi decimi o centesimi. Si fa quindi un bilancio.

Cosa intendo con il termine “situazione”

Un esempio di situazione è il seguente (riportato anche in figura); la vettura simulata attraverso un apposito software viene rappresentata con una serie di vettori che descrivono le forze in gioco in quel dato istante. Nel caso in figura  notiamo che l’auto da corsa sta per uscire dalla curva e manifesta un leggero sottosterzo* che permette al pilota di affondare prima il gas  senza il rischio di perdere tempo sovrasterzando o, peggio, girandosi. In altri punti del tracciato questa predisposizione della vettura potrebbe ostacolare il corretto inserimento in curve a raggio più stretto o percorse a velocità più elevate. Un metodo di risoluzione del problema potrebbe essere quello di rendere la vettura un pelo più sovrasterzante in modo da permettere un leggero sovrasterzo che evita il surriscaldamento dei pneumatici anteriori.

Nota

Quando il pilota sta guidando, trovandosi in brevi archi di tempo in tante e diverse situazioni che richiedono una risposta immediata, tenta di interpretare con la sua esperienza il comportamento del suo telaio e del suo assetto nel modo migliore. Tuttavia sarà solo tornando ai box e discutendo (telemetria alla mano) con i tecnici, che egli riuscirà a comprendere il fenomeno che lo penalizza in uno o più punti. Dopodiché si interverrà laddove si ottiene un reale vantaggio. Una maggiore difficoltà di guida in un punto della pista con in cambio una vettura molto guidabile nel misto è senza dubbio da preferire (dato che implica solo una maggiore concentrazione da parte del pilota in quel singolo punto) ad una situazione nella quale il pilota senza sforzo alcuno supera un punto difficile trovandosi poi una vettura completamente squilibrata nel resto del tracciato.

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*I vettori cambiano colore e lunghezza in base all’entità della forza che agisce nel punto e nella direzione indicata. Analizziamo solo i 4 vettori numerati. Notiamo che la gomma posteriore sinistra ha un vettore (1) “verde” che indica un elevato grip disponibile. La gomma posteriore destra ha un vettore (2) rosso piuttosto corto che sta ad indicare una drastica riduzione di grip dovuta però al normale trasferimento di carico laterale (legato al rollio). All’avantreno invece, la gomma anteriore sinistra (vettore 3)  ha una media presa indicata dal vettore giallo mentre la gomma anteriore destra (vettore 4 leggermente coperto dal vettore 3) non sta poggiando a terra in modo corretto. Questa situazione è stata cercata per impedire alla vettura di sovrasterzare quando si apre il gas in modo violento in alcuni settori della pista.