2) Emisferi di Magdeburgo

Due emisferi cavi diottone si aggiustanouno sopra l’altro esat-tamente e si colleganoa una macchina pneu-matica. Quando l’ariaall’interno è rarefattae il rubinetto è chiuso,la pressione atmosferi-ca tiene aderenti le duemetà e occorre esercita-re una forza notevole per separarle. Quando si apre ilrubinetto la pressione interna equilibra quella ester-na e i due emisferi si separano facilmente. L’apparec-chio è stato inventato da Otto von Guericke (1602-1686) che fu borgomastro di Magdeburgo nel 1646, acui si deve anche l’invenzione della macchina pneu-matica.

3) Vasi comunicanti

Si osserva con questo apparato che unliquido introdotto in recipienti di forma

e volume diverso comunicanti fra loro, silivella in ogni vaso sullo stesso pianoorizzontale.

1) Macchina pneumatica (XVII sec.)

Costruita inOlanda daiMusschenbroeknel 1697, veni-va usata per iprimi esperi-menti sullar a r e f a z i o n e

dell’aria. Mediante ripetuti colpi del pistone sipraticava il vuoto in recipienti, come quelli espo-sti, nei quali si poteva osservare l’effetto prodottodall’assenza di pressione atmosferica sui campio-ni in studio. Prima dell’invenzione di questo tipodi strumenti si metteva in dubbio l’esistenza stes-sa del vuoto.

10) Cronoscopio di HippQuesto strumento consiste in un meccanismo ad orologeria, privo di pendolo e di scappamento,che viene mosso a velocità costante da un peso. È previsto che misuri brevi intervalli di tempocon la precisione del millesimo di secondo. I due morsetti sono collegati a una piccolaelettrocalamita utilizzata per fermare il meccanismo. Si suppone che fosse usato in connessionecon la macchina di Atwood per lo studio della caduta dei gravi.

9) Macchina elettrostatica di Cavallo

5) Areometro dell’Accademia del Cimento

4) Criometrografo del Bellani (XVIII sec.) 6) Macchina delle correnti indotte di Matteucci

Strumento che serviva a misura-re il grado di congelamento di so-stanze varie

Questo strumento veniva impie-gato per determinare la concen-trazione di acidi e sali discioltiin soluzione. Veniva tarato im-mergendolo in una soluzione disale marino e acqua distillata inconcentrazioni diverse. L’inter-vallo fra queste stabiliva la scalagraduata alla quale riferirsi.

Questa macchina veniva utilizzata per evidenziare gli effettidi un campo magnetico su un conduttore in movimento (cor-

renti indotte). Il disco di rame rotante cotituisce questo con-duttore. Il campo magnetico viene fornito dagli elettromagnetipisizionati sotto il disco.

7) Pila GrenetQuesta pila fornisce corrente uti-lizzando due lastre di carbone euna lastra di zinco interposta fraesse immerse in una soluzione diacqua, acido solforico e bicromatodi potassio. Risale al XIX secolo.

8) Galvanometro astatico di Nobili

Lo strumento è in grado di rivelare, mediante la rotazione di un sistemaad aghi magnetici, il passaggio di una debole corrente che oggi stime-remmo dell’ordine di milionesimi di ampere. Il Nobili con l’applicazio-ne di un secondo ago magnetico, rese meno sensibile la misura all’in-fluenza del campo magnetico terrestre. L’esemplare in mostra è del XIXsecolo ed è firmato Ruhmkorff.

11) Pila di Volta

Mediante lo strofinio di un cuscino di pelle sopraun cilindro di vetro ruotante, si riesce a produrreuna corrente elettrostatica che viene raccolta da unconduttore e trasferita ai contatti tra i quali si pro-duce la scarica elettrica. Fu inventata da Tiberio Ca-vallo nel 1777.

La pila è così definita perchési compone di una serie di di-schi sovrapposti. La sequen-za dei materiali utilizzati è laseguente: rame, zinco e pan-no. Quest’ultimo viene ba-gnato con acqua acidula.Proseguendo nella sequenzadei dischetti avremo una co-lonna ai cui estremi è possibile prelevare correnteelettrica.

14) Bussola di inclinazione

16) Diapason con cassetta di risonanzae tazza per il mercurio

19) Sirena doppia di Helmholtz

15) Metronomo di Maelzel17) Apparecchio a specchi piani rotanti

12) Apparecchio di Foucault per lo studio dellecorrenti di induzione

13) Commutatore di Matteucci

Viene dato il nome di correnti parassite,o di Foucault, a quelle correnti che dis-sipano energia sotto forma di calore. Lamacchina consente di evidenziarle uti-lizzando un disco di rame che vienefatto ruotare fra le espansioni polari diun elettromagnete.

Macchina costruita dal Matteucci e da lui utilizzata per raddrizzare le correnti.Facendo muoveredei contatti alternativamente in rapida successione, vengono aperti e chiusi i circuiti nei quali lacorrente alternata trova commutazioni di fase e controfase fino al raddrizzamento del segnale.

Se un ago magnetico vienesospeso per il suo centro digravità , libero di orientarsisecondo il campo magneticoterrestre, l’asse del magnetesi disporrà lungo il meridia-no magnetico, formando conil piano orizzontale che pas-sa per il centro di gravità unangolo, che viene chiamato

angolo di inclinazione. L’apparecchio che lo mi-sura è la bussola di inclinazione.

Strumento permisurare iltempo dellamusica. Puòessere utile inalcune espe-rienze di fisicaper contareunità determi-nate di tempo;per esempio, può riuscire opportuno permisurare il tempo nella caduta dei gravilungo il piano inclinato. Leonard Maelzelinventò questo strumento all’inizio delsecolo scorso.

Il diapason è uno stru-mento utile a compara-re l’altezza del suono. Èprezioso nell’accorda-tura degli strumenti.Per l’isocronismo dellesue oscillazioni può so-stituire il pendolo. Ser-ve a studiare fenomenidi risonanza. Una cas-sa di risonanza ne rin-forza il suono. Se il diapason non è avvitato allacassa il suono è molto basso, se si unisce alla cassail suono è molto alto; se si utilizza come interme-diario il mercurio, contenuto in un bicchiere di ve-tro sistemato nell’apposita tazza di legno fissata alcentro della cassetta, il suono viene esaltato.

In alcuni esperimenti di acustica questo appa-recchio serve a rendere visibili le oscillazioniprodotte dalle vibrazioni di un tubo sonoroin una capsula manometrica a gas. Le fiammeprodotte dal gas inuscita dai due bec-cucci riflesse neglispecchi piani fattiruotare, evidenziano iltipo e l’ampiezza delsuono in esame. Il pri-mo apparecchio diquesto tipo è apparsoall’Esposizione diLondra del 1862.

18) Tubi sonori

20) Apparecchio per lo studio delle forze

Per lo studio su ampiezze e for-me d’onda in acustica si usanotubi sonori nei quali facendo vi-brare la colonna d’aria si pro-duce il suono. Il tubo con i cin-que otturatori permette lo stu-dio dei nodi e dei ventri dell’on-da in relazione alla distanza frale aperture; quello con fiammamanometrica evi-denzia gli stessi ef-

fetti attraverso le variazioni della fiamma ali-mentata a gas; il terzo, a linguetta variabile,permette il confronto fra la lunghezza dellalinguetta e il suono prodotto.

Le sirene sono apparecchi che permettono di ottenere un suo-no di altezza arbitraria, predeterminando il numero di vi-brazioni da generare. La sirena di Helmholtz in particolarepermette di effettuare le seguenti esperienze: a) produzionedi due suoni di un dato intervallo; b) interferenza e battimenti;c) suoni differenziali e suoni addizionali. Facendo passareuna corrente d’aria nella scatola si possono ottenere diffe-renti suoni.

Con l’uso di questo strumento si riesce a determinare, in funzione del-l’angolo relativo e dei pesi applicati ai fili scorrevoli, lo spostamento sulpiano del punto risultante dalle forze in gioco localizzato nel punto dicollegamento dei fili.

21) Apparecchio per la dimostrazione del parallelogramma

23) Apparato per lo studio dei rapporti fra circonferenze

22) Solidi geometrici scomponibili (XVIII sec.)

Tavola dimostrativa del grafico y=x ey=1/2x, per mezzo del movimentocomposto di carrucole e fili.

Strumento che consente di variare l’angolo relativo ai punti di rotazione del-le sfere e di conseguenza il punto di contatto fra esse. Si evidenzia in talmodo la variazione del rapporto delle circonferenze in base al numero digiri dell’una rispetto all’altra.

24) Modello di soffiera detto la Cagnardella

25) Modello di gru

26) Modello di ventilatore a bilanciereFu ideata dall’inven-tore francese CharlesCagniard de la Tour(1777-1859) che uti-lizzò il principio del-la vite di Archimedeallo scopo di produr-re il getto d’aria ne-

cessario ad alimentare la combustione dei forni.Il modello in mostra fu realizzato nel 1856 daFrancesco Bugiani.

Il modello illustra la struttura di una gru a doppio braccio che ruota intorno al proprio asse e consente diposizionare il peso nel punto desiderato. Costruito da Giuseppe Poggiali fu presentato nel 1850 all’ “Espo-sizione dei prodotti industriali della Toscana.

Modello realizzato da Francesco Bugiani nel1855. Si ha notizia che l’apparecchio a dimensio-ni reali era impiegato per ventilare le gallerienelle miniere di Hartz.

Le parti di questi solidi evidenzianole figure piane che si formano me-diante le sezioni: ellissi, parabole,cerchi, triangoli etc.

Dipartimento di Fisica dell’Università di PisaSoprintendenza ai Beni A.A.A.S.

Comune di Pisa

15 Marzo-19 Aprile 1997ore 9.00-14.00

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ingresso gratuitochiuso la domenica

Responsabili della mostra: Grazia Asaro, Daniela Burchielli, Mariagiulia Burresi, Carlo Guidi, Roberto Vergara Caffarelli

35) Lente cilindrica

33) Lente divergente

31) Lampada ad olio in ottone

27-28) Telescopio a riflessione e micrometro di James Short

Questo telescopio fu costruito da James Short (Edimburgh 1710-Stokenewington 1768) intorno allametà del XVIII secolo. La formula numerica incisa sullo strumento (“London 39/1070 = 24”), indicache lo Short aveva raggiunto con questo esemplare il numero complessivo di 1070 strumenti fabbri-cati, e che questo telescopio era il trentanovesimo di quel tipo. Sembra che lo Short abbia fabbricato

1370 telescopi: ne rimangono solamente 110.

Il telescopio di Short e l’annessomicrometro obbiettivo provengonodalla vendita che il professore ordi-nario di astronomia Tommaso Perellifece all’Ateneo pisano nel 1780.

30) Telescopio a riflessione di Thomas Wright

Firmato da T. Wright,è un telescopio a ri-flessione con specchimetallici e lenti ocula-ri. Lo strumento è sta-to costruito anterior-mente al 1748, annoin cui il Wright lasciò

lo stabilimento “The Orrery” di Londra.

Probabilmente è un ogget-to della seconda metà delXVIII secolo. La lampadaera necessaria per illumina-re di notte il reticolo e le di-visioni degli strumenti

astronomici.

E’ una lente divetro confocale -333 mm(-3 diottrie),montata su unanello di otto-ne brunito. Ve-niva utilizzataper la costru-zione di espe-

rimenti di ottica nel XIX secolo.32) Bussola di Sisson

34) Prisma conico

36) Specchietti di Newton per la ricomposizione della luce

Un fascio di luce solare attraverso un prisma si scompone in una serie di colori chesi susseguono con insensibili sfumature e che vengono divise in sette regioni (i settecolori spettrali principali: rosso, arancio, giallo, verde, azzurro, indaco, violetto). Sipuò mostrare che tutti i colori dello spettro, riuniti insieme, ricostituiscono la lucebianca. I sette specchetti opportunamente orientati servono per mostrare, anche sein maniera approssimata, la ricomposizione della luce.

Bussola magnetica con scala graduata molto fine doppia.Questo strumento veniva usato dagli astronomi e le duescale contrapposte consentivano di dimezzare l’erroresulla lettura dell’angolo (XVIII secolo).

29) Micrometro a crocefilo di Sisson

Il micrometro è uno strumento che, applicato ad un telescopio,serve a misurare le distanze fra i corpi celesti che si vengono atrovare nel campo visivo del telescopio stesso. Con il micrometrosi riesce anche a misurare il diametro del disco solare.

Il prisma di vetro, che ha un diametroalla base di 40 mm e una altezza di 40mm, è montato su un disco di ottone

che può ruotare acerniera. Un prismaconico produce unas c o m p o s i z i o n espettrale della lucedi forma circolare.

A differenza delle lenti di forma sferica che hanno il fuocopuntiforme, le lenti cilindriche hanno la zona del fuoco distri-buita su un segmento ortogonale al raggio di curvatura dellalente. Può essere usata per la ricomposizione della luce solareuna volta che questa ha attraversato una fenditura e un prisma.

Apparecchio utilizzato su strumenti per osservazio-ni astronomiche al fine di misurare grandezze e in-tervalli fra corpi celesti. I fili montati sul micrometrosono i traguardi, parte fissi e parte mobili, attraver-so i quali si esegue la misura.

38) Anelli colorati di Newton 39) Apparecchio di Biot per la polarizzazione per riflessione

41) Specchio convesso

37) Tormalina per la doppiarifrazione

40) Eliostato di Silbermann

Due prismi di tormalina accoppiati(cristalli birifrangenti ) se investiti daun fascio di luce naturale produconoin uscita due raggi separati (ordinarioe straordinario) per il fenomeno delladoppia rifrazione.

Fra due superfici divetro, una piana eduna a larga curvatu-ra, in contatto fraloro, si produconoanelli concentrici

cromatici. Newton aveva osservato chegli anelli si succedevano a distanze corri-spondenti a spessori dell’aria i cui rapportierano come i numeri naturali.

Viene usato per dimostrare le proprietà dipolarizzazione della luce. Può anche essereusato per studiare la polarizzazionecromatica, introducendo una lamabirifrangente in un apposito supporto anu-lare. La polarizzazione per rifrazione può es-sere vista ponendo un prisma di vetro alposto di uno dei due specchi.

L’eliostato fa muovere uno specchio con un congegno ad orologeria,in maniera che i raggi solari nel corso degli esperimenti di ottica siriflettano sempre in una direzione costante, compensando il motodiurno. L’apparecchio non compensa però il piccolo cambiamentodi declinazione (moto annuo). Lo specchio è completamente libero eil raggio riflesso può essere diretto in qualsiasi direzione.

42) Microscopio polarizzatore di Amici

Lo specchio ha una distanza focale di 125 mm, che corrispondo-no a - 8 diottrie. Una staffa semicircolare in ottone sostiene late-ralmente la cornice in legno dello specchio e gli permette diruotare intorno ad un asse diametrale orizzontale. Si ha ancheun movimento di rotazione verticale della staffa. Veniva impie-gato in esperimenti di ottica.

Strumento ideato da Giovan BattistaAmici (1786-1863). Le particolarità diquesto microscopio sono l’obbiettivoacromatico a tre lenti, un’elevata aper-tura angolare del sistema ottico, la pos-sibilità di ruotare di 360 gradi un cri-stallo in prossimità del portaoggetti eutilizzare luce incidente polarizzata.

45) Dentatrice piccolaPiù piccola dell’altra dentatrice veniva usata per costrui-re gli ingranaggi particolarmente piccoli (XVIII sec.). Inevidenza sul basamento il calibro da orologiai con 65 divi-sioni, l’apparecchio per tracciare la posizione dei pernisulle casse degli orologi e il morsetto per sostenere le par-ti degli orologi durante la lavorazione.

46) Avvolgitore delle molle (XVIII sec.)

44) Micrometro per superfici (XIX sec.)

Strumento utilizzato per rilevare va-riazioni fra le zone diverse di unasuperfice con precisione migliore di0,015 mm sul dislivello.

Macchinetta che facilita l’inseri-mento della molla compressa neibariletti degli “orologi a molla”.

43) Lente biconvessa

La lente, dal diametro di 28 cm e unafocale di 80 cm, è realizzata in un ve-tro la cui struttura dà un’idea delledifficoltà costruttive dell’epoca: infat-ti la cattiva trasparenza della lente ele bolle d’aria incluse nel cristallo necostituiscono i difetti.

d) Quadrante mobile di J. Sisson

47) Dentatrice grande

49) Tornietto da orologiai

48) Macchinetta per fare le viti al tornio (XIX sec.)

Apparecchio in uso nei laborato-ri di “meccanica fine” azionato amano con utensile guidato mec-canicamente.

Esempio di utensileper la produzione “diserie”. Accessorio pertornio che consente dieseguire simultanea-mente le tre lavorazio-ni necessarie per ottenere viti uguali prima del-l’operazione di filettatura.

Macchina utensile azionata ma-nualmente dall’operatore preposta

alla costruzione di piccoli ingranaggi generalmente usati perorologeria. Per l’epoca di utilizzo (XVIII sec.) è da conside-rarsi un oggetto ad alta precisione in quanto dotato di unsistema per la divisione della circonferenza in parti uguali.

I quadranti servono permisurare le distanzezenitali degli astri nel loropassaggio al meridiano.Conoscendo la latitudinedel luogo di osservazionesi determina così la decli-nazione dell’astro. Vice-versa misurando la di-stanza zenitale di un astrodi cui è nota la declinazio-ne si può conoscere la latitudine del luogo.Questo quadrante mobile fu costruito intorno allametà del XVIII secolo da Jeremiah Sisson (m. 1780),figlio di Jonathan Sisson (1690-1747), costruttore in-glese di ottimi strumenti astronomici.

a) Orologio di Julien Le Roy b-c) Orologi di Graham (XVIII sec.)

Firmati dal londinese George Graham, sono di fabbricazionecontemporanea e funzionavano in coppia nell’antico osserva-torio astronomico pisano. Queste macchine, considerate di altaprecisione, hanno la compensazione dell’allungamento delpendolo, il sistema di recupero di energia durante l’operazio-ne di carica, l’indicazione di giorno, ora, minuti e secondi. Ilsistema di scappamento degli orologi è quello originale stu-diato dallo stesso Graham.

Gli Strumenti e il GranducaPisa

Museo di Palazzo Reale

15 Marzo -19 Aprile 1997

Catalogo degli Strumenti

Costruito a Parigi nel XVIII secolo, èun orologio che veniva utilizzato an-che dagli astronomi quando su di essoveniva applicato il sistema per la com-pensazione dell’allungamento del pen-dolo al variare della temperatura. Il si-stema di scappamento del meccanismoè a due verghe e leva.