Fisica e ambiente - Parte II

Rischi ambientali da agenti fisici– naturali– artificiali

Monitoraggio ambientale

Misure assistite da computer

controlli di processo

Rischi da agenti fisici naturali

Problema non recente: a rischi di origine naturale è esposto anche l’uomo “non tecnolo-gico”, per il solo fatto di vivere su questa terra

Rischi attribuiti all’azione di forze malevole o al volere divino

Spiegazione scientifica: solo con l’uso del metodo scientifico è possibile dare una spiegazione razionale e prendere contromisure

Rischi da urto meccanico • cadute dovute alla gravità • urti in velocità contro ostacoli fissi o mobili

Analisi “non fisica”: valutazione empirica delle conseguenze rimedi empirici

Analisi “fisica”:

• Energia potenziale Energia cinetica

Lavoro di deformazione Danno fisiologico• Ruolo delle strutture e dei materiali

Rischi da folgorazione

Analisi “non fisica”: essere colpiti dal fulmine era opera di Zeus o di chi altro, e non c’era scampo

Analisi “fisica”:

• Alte d.d.p. provocano scariche tra le nubi (lampi) o tra le nubi e la terra (fulmini), con passaggio di correnti impulsive molto elevate

• Una persona in piedi configura un cammino preferenziale per la scarica

• Una punta metallica configura un cammino ancora più preferenziale e funziona da parafulmine

Rischi da esposizione al sole• Troppo sole: arrossamento, “colpo di calore”• Poco sole: pallore, rachitismo Analisi “non fisica”:

i fatti precedenti, insieme a tanti altri, portano a una lettura “magica” dell’influenza del sole, lo trasformano in una divinità da adorare

Analisi “fisica”:

la componente U.V. (ultravioletta) della radiazio-ne solare è responsabile sia di effetti positivi (sintesi della vitamina D, …) sia di effetti negativi (eritema solare, insorgenza di melanomi, …).

Rischi da esposizione alle “Radiazioni Ionizzanti”

Analisi “non fisica”: impossibile, perché il fenomeno è del tutto misterioso, neanche ipotizzabile dall’uomo “pretecnologico”

– radioattività naturale (Bécquérel, 1896) – raggi cosmici (Hess, 1912)

Analisi “fisica”: comincia con grande intensità solo in tempi relativamente brevi (dopo la seconda guerra mondiale). Con il senno di poi possiamo pensare che difetti genetici causati dall’esposizione a radiazioni ionizzanti siano stati interpretati come effetto di maledizioni divine

Rischi da agenti fisici artificiali

La fisica aiuta a rimediare a guai che essa stessa ha contribuito a creare

Diatriba non risolta (e forse non risolubile): la scienza (e la fisica in particolare) è “neutra” o no?

Sarebbe utile introdurre tra le materie di studio di un corso di laurea in Fisica anche “Etica della Scienza”?

Rischi da urto meccanico

Eventi di urto molto più frequenti, e con elevate energie cinetiche in gioco.

Analisi fisica molto accurata

Protezioni “Hardware” passive (casco, cinture di sicurezza, veicoli a “deforma-zione controllata” …) e attive (airbag, …)

Protezioni “Software”: norme per la sicurezza del traffico, sui luoghi di lavoro, nel tempo libero.

Rischi da elettricità Folgorazione da apparati sotto tensione:

• In casa• Sul luogo di lavoro• Nel tempo libero

Effetti dell’esposizione a campi elettro-magnetici a bassa frequenza (elettrodotti, apparecchiature) e ad alta frequenza (telecomunicazioni, …)

Analisi fisica:• E’ molto accurata a livello di base• Effetti biologici ed epidemiologici ancora controversi

Rischi da radiazioni ionizzanti

Grande numero di sorgenti artificiali di radiazioni ionizzanti• Tubo a raggi X (Roentgen, 1897)• Acceleratori di particelle (ciclotrone – Lawrence,

1932; betatrone – Wideroe, 1932; …)• Radioattività artificiale (neutrone, 1932)• Reattore nucleare (Fermi, 1942)• Bomba nucleare a fissione (1945) e a fusione (1952)

Analisi fisica:• Molto accurata a proposito dell’interazione fra radiazione

e materia• Ancora controverse le norme di prevenzione e le dosi

ammesse

Rischi da radiazioni non ionizzanti

UV artificiale• Meno ozono in stratosfera più UV nella

radiazione solare al suolo• Esposizione alle lampade dei “solaria”• Esposizione a UV parassiti da varie sorgenti

(saldatura, lampade a scarica)

Rumore da svariatissime sorgenti

Analisi fisica• Analisi fisica accurata, comprese misure di

mitigazione (filtri, rumore in controfase, …)

Misura e monitoraggio Rivelatori di radiazioni non

ionizzanti di tipo elettromagnetico

Dagli ELF alle microonde: Sostanzialmente antenne

Dall’I.R. all’U.V.: Rivelatore “storico”

•lastra fotografica Rivelatore a vuoto

• cellula fotoelettrica•Tubo fotomoltiplicatore

Rivelatore a stato solido• Fotoresistore• Fotodiodo• Fototransistor• CCD• CMOS

Misura e monitoraggio

Radiazioni non ionizzanti di tipo elastico (rumore)

Sensore di base:• Microfono, cioè dispositivo che converte

vibrazione meccanica in segnale elettrico

Strumento completo• Fonometro (con o senza analisi spettrale)

Aspetto fisico ed aspetto normativo

Misura e monitoraggio

Radiazioni ionizzanti (I)

Rivelatore “storico”:• Lastra fotografica (Bécquérel, 1896)

Rivelatori a ionizzazione a gas:• Elettroscopio• Camera a ionizzazione• Rivelatore proporzionale• Rivelatore Geiger-Müller

Misura e monitoraggio

Radiazioni ionizzanti (II)

Rivelatori a ionizzazione a stato solido:• A giunzione N-P• A Germanio iperpuro

Rivelatori a raccolta di luce (o a “scintil-lazione”):• Solidi• Liquidi• Plastici• Gassosi

Misura e controllo assistiti da computer (I)

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Misura e controllo assistiti da computer (II)

Fisica sperimentale delle grandi macchine

Fisica sperimentale in genere

Fisica applicata alla medicina• Diagnostica• Terapia

Fisica ambientale

Controlli di processo