Ottocento

Prof. Edoardo Rovida

Ottocento

• Idee

• Realizzazioni

• Nascita della grande industria

• Insegnamento istituzionalizzato

• Nascita dell’editoria scientifico-tecnica

• Sviluppo dell’associazionismo scientifico-tecnico

Idee

• Meccanica statistica(Maxwell(1831-1879), Gibbs(1839-1902), Boltzmann(1844-1906)

• Fluidi viscosi: Reynolds(1842-1912)(scorrimento dei fluidi – teoria della lubrificazione) Stokes(1819-1903) Rayleigh(1842-1919), Thomas Young (1773- 1829), Joseph Antonio Ferdinando Plateau (1810-1833)

• Fluidi perfetti: Kelvin(1824-1907)• Progresso nei calcoli• Termodinamica

Reynolds mostra l’esistenza dei due regimi di moto(1883)

Thomas Young

• Concetto di tensione superficiale(una superficie liquida è come una membrana in tensione)

• 1804: pubblica un lavoro sull’analogia fra la superficie di un liquido ed una membrana elastica

• Spiega il comportamento dei liquidi nei capillari

Joseph Antonio Ferdinando Plateau

• Osservazioni sulla formazione delle gocce:

• -sferiche in teoria(in assenza di influenze esterne)

• -di fatto oblunghe, per effetto di gravità e resistenza dell’aria

Progresso nei calcoli: studio della fatica

• 1842: disastro ferroviario di Versailles: rottura di un asse della locomotiva

• Rankine istituisce le prime ipotesi

• 1854: Braitwaite introduce il termine “fatica”

Termodinamica

• Robert von Mayer(1814-1878): equivalente meccanico del calore(1842)

• Hermann von Helmholtz(1821-1894): primo principio della termodinamica

• James Joule(1818-1889): perfeziona il calcolo dell’equivalente meccanico del calore

• Rudolf Clasius(1822-1888) e Sadi Carnot(1796-1832 e : secondo principio della termodinamica; concetto di entropia

Primo principio della termodinamica

• Ha vari “scopritori” (ci arrivano indipendentemente e tutti attorno al 1840):

• -Julius Robert Mayer(1814-1878)

• -Herman von Helmholtz(1821 – 1894)

• James Joule (1812 – 1889)

• In particolare, Mayer e Joule(1842-43) calcolano l’equivalente meccanico del calore(4,184 J/cal)

Secondo principio della termodinamica: Sadi Carnot(1796-

1832)• Scopre che non tutto il calore si trasforma in

lavoro: concezione del 2° principio(anteriore al primo, il che dimostra il carattere intricato e complesso dell’evoluzione scientifica)

• Ca nel 1820 enuncia il 2° principio• Reazione francese agli sviluppi della macchina a

vapore in Inghilterra: riscossa francese in termini di analisi astratta e rigorosa dei principi di funzionamento della macchina a vapore

Moto perpetuo: la sua impossibilità è dimostrata dalla Termodinamica

• 1° principio: gli attriti assorbono energia e non si riesce ad assicurare un funzionamento ciclico senza apporto continuo di energia

• 2° principio: “incompletezza” della trasformazione del calore in lavoro(non potrà mai venire completamente recuperato il lavoro perso negli attriti e trasformato in calore)

• Molti tentativi di macchine(ancor oggi si trovano dei sognatori)

• Nel ‘700: l’Accademia francese delle Scienze: rende pubblica la decisione di non prendere più in considerazione “invenzioni” sul moto perpetuo

Franz Reaulaux

• Precursore della scienza della progettazione

• In due suoi libri(1875 e 1900) fa una catalogazione degli organi di macchine in modo sistematico

Entusiasmo per gli sviluppi della meccanica e della tecnica

• Illusione che gli sviluppi tecnici possano risolvere tutti i problemi

• Grandi Esposizioni(Londra, Parigi, Vienna): celebrano questo entusiasmo

• Qualche voce discorde: Oscar Wilde(1854-1900) teme che gli uomini diventino simili a macchine

Realizzazioni

• Diffusione macchina a vapore

• Diffusione energia elettrica

• Diffusione sistema metrico decimale

• Aumento del numero di brevetti

• Nasce la turbina a vapore

• Sviluppo dei trasporti

• Organizzazione del lavoro

Macchina a vapore

• Aumenta la potenza: dai 40 kW(macchina di Watt) agli 80 kW

• Tra ‘700 ed ‘800 si diffonde rapidamente e sostituisce molti impianti ad acqua

• 1807: Fulton muove un battello con la macchina a vapore

• 1827: nave Curaçao attraversa l’Atlantico senza bisogno di vele

• 1835: a Birmingham: attive 169 macchine a vapore• 1838: servizio regolare di navi a vapore attraverso

l’Atlantico• 1860: iniziano i giocattoli “scientifici”: modelli funzionanti

di macchina a vapore

Potenze ricavate(1° metà Ottocento)

• Ruota idraulica ca 5 cavalli

• Mulino a vento 10-12 cavalli

• Macchina a vapore 15-16 cavalli

Diffusione dell’energia elettrica

• 1799: pila di Volta• Grazie agli studi di Colombo(rettore del

Politecnico di Milano)nasce la centrale elettrica di via S.Radegonda(seconda al mondo dopo quella di New York - 1883)

• Sviluppo impianti idroelettrici• Elettrificazione industria e trasporti• Indipendenza dell’Italia dalle fonti di energia• Nascita dell’industria elettromeccanica

Azionamento elettrico delle macchine operatrici

• Prima:macchina a vapore, albero di trasmissione, pulegge e cinghie(complicazione, ingombro, perdite di energia, pericoli per le persone)

• Poi: azionamento elettrico(semplicità, efficienza, compattezza, sicurezza)

Diffusione dei brevetti

• 1790 Prima legge americana sui brevetti

• 1791 Prima legge francese sui brevetti

• 1800-1882 Adozione di leggi sui brevetti nella maggior parte di paesi europei

• 1883 Convenzione di Parigi sulla protezione della proprietà industriale

Nascita della turbina a vapore

• Primi esperimenti nel XVIII secolo

• Parsons(1884) realizza una turbina costituita da tante “piccole” turbine in serie, frazionando la caduta totale di pressione in tante “piccole” fasi per ciascuna turbina

Sviluppo dei trasporti

• Ferrovie

• Navigazione

• Bicicletta

• Automobile

• “Aereo”

Ferrovie

• 1804 – Richard Trevithick monta una macchina a vapore su un carro su rotaie(la locomozione stradale è ancora troppo difficoltosa per la resistenza al moto alta e la potenza disponibile bassa)

• 1814 – George Stephenson perfeziona la locomotiva e costruisce la prima ferrovia

• 1825 – prima ferrovia in Inghilterra• 1839 –prima ferrovia italiana (Napoli-Portici) (2 locomotive di costruzione

inglese(Bayard e Vesuvio) progettate sul modello di Stephenson• 1840- linea ferroviaria Milano-Monza• 1860- rete ferroviaria europea: 50.000 km(15.000 in G.B) • 1863 – prima metropolitana in Inghilterra • 1882: rete ferroviaria europea: 165.000 km• Fine ‘800: le ferrovie sostituiscono in buona misura i trasporti su canali

navigabili, con aumento di velocità e di capacità di trasporto: il basso coefficiente di aderenza ruota-rotaia impone basse pendenze e, quindi, infrastrutture molto estese

Macchina a vapore di Richard Trevithick(1800)

• vapore entra nel cilindro

• chiusa la valvola di immissione, il pistone viene spinto dal vapore in espansione

• quando raggiunge il punto morto infariore si apre la valvola equilibratrice che fa passare il vapore nella parte del cilindro

sotto il pistone riequilibrando la pressione

• pistone, spinto dal vapore, risale

• apertura valvola di scarico

• apertura valvola di immissione: tutto ricomincia da capo

Locomotiva a vapore di Richard Trevithick(1804)

macchina a due cilindri; il vapore, dopo aver lavorato nel primo cilindro alla pressione di 3-4 kg/cm², non viene scaricato ma inviato in un secondo cilindro, più grande, dove continua a lavorare espandendosi fino a valori di poco

inferiori alla pressione atmosferica

Locomotiva a vapore di Richard Trevithick(1804)

• Trevithick installò su un carro il motore di Watt per trasportare 25 tonnellate di materiali a una velocità di 6 km/h

• Con la sua invenzione, Trevithick dimostrò che tra le ruote lisce e le rotaie c'era sufficiente aderenza

per trasmettere la forza di trazione

• I lavori di Trevithick indirizzarono i costruttori verso le macchine ad alta pressione ad espansione multipla

• La sua macchina fu più usata in

Francia che in Inghilterra

Locomotiva a vapore di George Stephenson(1825)

- George Stephenson e suo figlio fecero muovere il primo treno viaggiatori della storia, costituito da una locomotiva rinnovata e da sei piccoli vagoni nei quali presero posto i viaggiatori, tra le città di Stockton e Darlington, nel Newcastle, ad una velocità per quei tempi eccezionale di 25 Km/h

Locomotiva a vapore di George Stephenson(1825)

• nel focolare (1) brucia carbone calore per riscaldamento acqua

• nei tubi a fumo (4) scorrono i fumi provenienti dal focolare

• trasformazione acqua-vap. in (2)• indicatore di livello (3): valutazione quantità

acqua in caldaia (il liquido deve coprire la volta superiore del focolare)

• fumi: dalla camera a fumo (5) al camino

Il vapore prodotto si accumula nella parte più alta della locomotiva, detta duomo (6), quindi giunge alla camera di distribuzione (7)in questa scorre il cassetto di distribuzione: regola entrata e uscita del vapore dal cilindro

attraverso le due luci spinge lo stantuffo (8) ora a destra  e poi a sinistra e fa così muovere biella e manovella (9) e di conseguenza le ruote

Locomotiva(1854)

• Inizio del superamento della trazione animale

• Aumentano le richieste di carbone: l'Inghilterra, grazie ai suoi grandi giacimenti e alla facilità di trasporto, consolida le posizioni di avanguardia delle sue industrie e vende carbone a mezza Europa

Industria italiana delle ferrovie

• 1862: rete ferroviaria 3000 km• 1880: rete ferroviaria 9290 km• Fino al 1885: macchinari ferroviari importati• 1886: Breda• 1887: Costruzioni Meccaniche di Saronno• 1900: Officine Meccaniche di Milano• Fine ‘800: inizia l’elettrificazione(grande

importanza del Tecnomasio)

Tender per locomotiva (Ansaldo 1858)

Trazione ferroviaria a vento

• Vettura con propulsione a vela, in servizio fra Sesto Calende e Tornavento fra il 1858 ed il 1865

Funicolari

• 1842: Inghilterra: prima funicolare(convoglio su binario trainato da una fune)

• 1862: Lione: prima funicolare europea a servizio pubblico(collega il centro città con la terrazza della Croce Rossa)

• 1880: funicolare del Vesuvio: prima italiana

Navigazione

- Robert Fulton realizza il primo battello a vapore, nel 1807, con una ruota a pale mossa da un motore costruito dallo stesso Watt; con questa imbarcazione vengono percorse 150 miglia in 32 ore (sei volte meno del tempo di navigazione a vela).

Navigazione

• 1837: Ericson applica al suo battello un’elica sommersa sott'acqua.

• 1840: Isambard Brunel utilizza questo nuovo sistema di

propulsione a elica; costruisce un transatlantico e lo modifica applicandovi un motore a vapore che fa girare delle eliche sommerse

Bicicletta

• 1820: “draisina”(trave su ruote per avanzare seduti, con la spinta dei piedi a terra)

• 1853: Philipp Moritz Fisher: bicicletta a cui applica cuscinetti a sfere

• 1877: biciclo da corsa(Renard)(i pedali azionano direttamente la ruota motrice, che deve quindi avere un grande diametro)

• 1880: si “riscopre”la moltiplica(già disegnata da Leonardo) e diminuisce il diametro della ruota motrice

Draisienne(1818)ruote in legno – azionamento mediante spinta dei piedi a terra

Hobbyhorse(1818)versione in ferro ed evoluzione della draisina(compaiono i pedali)

Michaudina 1(1855)pedali applicati alla ruota anteriore

Michaudina 2(1855)pedivelle a lunghezza regolabile – ruote a raggi di filo metallico –

rivestimento dei cerchi in gomma piena

Michaudina 3 (1861)freno posteriore

Monociclo(1869)ruota con diametro di 2 m – scarso utilizzo

Biciclo Ariel (1870)pedali sulla ruota – notevole instabilità

Bicicletta a catena(1870-80)compare la trasmissione

“Bicicletto” (1876)gomme piene – molleggio forcella anteriore

Bicicletta(industria)

• 1885: Bianchi

• Prinetti & Stucchi

Automobile

• Motore

• Componenti

• Autoveicoli

Motore: i precursori

1678 - L’abate Jean d’Hautefuille costruisce una macchina che sfrutta l’esplosione della polvere da sparo per generare una rarefazione al fine di aspirare le acque della Senna nei giardini di Luigi XIV

1682 - L’olandese Christian Huygens costruisce una macchina a polvere pirica nella quale un’esplosione solleva uno stantuffo che, discendendo poi sotto l’azione della pressione atmosferica, solleva dei pesi

1791 - L’inglese John Barber propone e brevetta una specie di motore a turbina a gas dove due getti, uno di aria e l’altro di gas, bruciano in una camera; il getto dei gas combusti avrebbe dovuto investire e mettere in moto una ruota a palette. Non si hanno notizie di realizzazioni

1794 - L’inglese Robert Street descrive una macchina a combustione interna con stantuffo e manovellismi

1801 - Il francese Philippe Lebon d’Humbersine introduce l’uso del gas illuminante per l’utilizzo con continuità in macchine motrici, inoltre propone la precompressione della carica prima della combustione

Motore: i precursori

1820 - L’inglese W. Cecil, in una memoria presentata alla Società Filosofica di Cambridge, dichiara di aver costruito e sperimentato una macchina atmosferica, funzionante a 16 giri al minuto e con un consumo di 0.48 mc di idrogeno all’ora.

1824 - Il francese Sadi Carnot pubblica il documento “Riflessioni sul potere del calore di indurre il movimento”

1833 - L’inglese Wellman Wright deposita un brevetto di un motore in cui per la prima volta si menziona l’accensione al punto morto superiore

Motore: Barsanti e Matteucci

1843 - padre Eugenio Barsanti effettua le prime esperienze durante le sue lezioni di fisica al collegio S. Michele di Volterra sulla pistola di Volta

1853 - 5 giugno - Eugenio Barsanti e Felice Matteucci depositano alla segreteria dell’accademia dei Georgofili di Firenze un plico sigillato contenente un rapporto su alcuni nuovi esperimenti dei suddetti, il quale descriveva dettagliatamente il loro motore

Il motore di Barsanti e Matteucci : Una miscela di aria e idrogeno veniva

introdotta nel cilindro, tramite alcune valvole a cassettino, veniva accesa da una scintilla prodotta da un apparato elettromagnetico di Ruhmkorff, e la sua combustione provocava l'improvviso innalzamento dello stantuffo. In questa fase non si produceva lavoro utile, cioè lo stantuffo era libero di muoversi lungo la sua corsa ascendente e si impegnava con l'albero motore solo nella fase discendente, essendo il suo moto collegato tramite cremagliera e ruota matta. Una volta che lo stantuffo di trovava nella sua massima quota, si verificava che il prodotto della combustione condensasse rapidamente provocando una forte depressione nel cilindro. Quindi lo stantuffo veniva richiamato intensamente verso il basso, sia

dalla differenza di pressione tra l'interno e

l'esterno del cilindro, sia dal suo peso

Il motore di Barsanti e Matteucci: sviluppi

• 1854 – Barsanti e Matteucci ottennero il primo brevetto inglese (n. 1072

• 1856 - costruiscono un motore bicilindrico conforme al certificato inglese del 1854

• - Usato per trasmettere il movimento ad una forbice e ad un trapano (primo esempio di applicazione per l’azionamento di macchine utensili)

• 1857 - scadenza del primo brevetto inglese e certificazione di un secondo (n. 1655) contenente due soluzioni costruttive:

• - Motore a stantuffo ausiliario• - Motore senza stantuffo ausiliario

Il motore di Barsanti e Matteucci: sviluppi

1858 - ottengono lo stesso brevetto inglese anche in Francia• costruito dalla fonderia di Vincenzo Calegari di Livorno un• motore ad un solo cilindro dotato di due stantuffi principali contrapposti. • cilindro orizzontale• potenza 20 cv• mai usato effettivamente• La ditta Pietro Benini costruisce un altro motore a stantuffi contrapposti, avente però

due cilindri• il motore soddisfece Barsanti e Matteucci

1859 - costituzione della “Società Anonima del Nuovo Motore Barsanti e Matteucci”

Il motore: sviluppi

1860 - il francese Jean Etienne Lenoir presenta a Parigi un motore a gas a doppio effetto con accensione elettrica con un rendimento del 4% (1/3 del motore B&M) Motore già costruito in precedenza da B&M ma scartato per il basso rendimento

1863 - Barsanti e Matteucci fanno togliere i sigilli al plico depositato 10 anni primi con lo scopo di rivendicare la paternità dell’invenzione

Prova totalmente ignorata dal governo francese: “non si deve guardare all’inventore, bensì all’invenzione”

1864 - 19 Aprile - morte di Eugenio Barsanti e fine del nuovo motore B&M poco prima della produzione in serie presso la Società Anonima Cockerill di Searing in Belgio

1860 - il francese Beau de Rochas inventa il ciclo a 4 tempi (aspirazione, compressione, accensione,

scarico)

1867 - i tedeschi Eugen Langen e Nikolaus August Otto realizzano un motore uguale a quello di B&M con un rendimento del 12 %

Motore B&M del 1856 secondo il brevetto inglese del 1854

Motore Otto e Langen del 1867

Il Motore: gli sviluppi

1873 - l’inglese George Brayton realizza un motore che permetteva la completa espansione dei gas fino alla pressione atmosferica

1876 - Otto e Langen realizzano un motore basato sul ciclo termodinamico a 4 tempi studiato da De Rochas e ne costruiscono 35.000 esemplari

Enrico Bernardi

1882 - inventa il carburatore e realizza

un motore alimentato a benzina:

1885 - costruisce un motore a 4 tempi denominato “Lauro”

monocilindro orizzontalealesaggio e corsa 85 x 110

mmcilindrata 624,195 ccpotenza 2,5 cv a 800 g/mindistribuzione a valvole in testa

comandate da una’asta con bilanciere doppio

valvola d’aspirazione ad alzata variabile

dotato di filtro per benzina, aria

silenziatore allo scaricoregolatore centrifugo della

velocità di rotazione

Daimler e Maybach

1883 - Il tedesco Gottlied Daimler sostituisce la benzina al gas utilizzato nel motore Otto e Langen

1884 - Il tedesco Wilhelm Maybach inventa il primo radiatore con celle a nido d’ape

1884 - Il tedesco Wilhelm Maybach inventa il primo radiatore con celle a nido d’ape

Applicazione di Daimler (1886)

• prima automobile sperimentale di Daimler

• Motore a benzina:• 1 cilindro verticale

• potenza 1,5 cv• velocità max 18

km/h

Applicazione di Benz(1886)

• Prima vettura di Benz(motore con cilindro orizzontale da 3 HP)

• velocità max 13 km/h

Motore: altri sviluppi

1893 - Rudolf Diesel realizza il motore ad accensione spontanea(per effetto della compressione) che porta il suo nome

• - utilizzo di polvere di carbone • (facilità di iniezione)

1894: nasce “La locomotion automobile”, prima rivista automobilistica, che contribuisce allo sviluppo dell’auto

1896 - prima automobile di Henry Ford

1898 - Robert Bosch introduce il sistema rotante d’accensione elettrica

1900 - Maybach realizza il primo motore con 4 cilindri in linea da 35 cv che verrà montato sulla prima Mercedes

1927 - Bosh realizza la pompa meccanica che, impiegata nei motori Diesel, consente un rendimento del 24%

Motori

• L’approvvigionamento di gas è complicato, perciò nascono motori a petrolio, motori Diesel, motori a benzina

Componenti

• Molle

• Cuscinetti

• Ruote

Molle

• 1804: Obdiah Elliot: balestre ellittiche(eliminano la cinghia di sospensione della cassa delle carrozze)

Cuscinetti

• 1802 Cardinet brevetta cuscinetti a sfere a rulli conici

• 1856: procedimento Bessemer per la produzione di acciaio: materiale economico e resistente per cuscinetti

• 1869: ampia diffusione di cuscinetti , particolarmente per velocipedi(Suriray è un costruttore ed innovatore)

Piattaforma a rulli del Cardinet(1802)

Cuscinetto a sfere del Suriray(1869)

Ruote

• Dall’antichità: ruote di legno, con o senza rivestimento di ferro

• XIX secolo: tentativi di rivestimento deformabile

W. Thompson (Stonehaven 1822-Edinburgh 1873)

• brevetta uno pneumatico con copertone in cuoio rinforzato da un battistrada in gomma vulcanizzata e camera d’aria in tela gommata suddivisa in settori per salvaguardare il manufatto in caso di foratura.

• Il copertone era chiuso lungo la linea centrale da ribattini metallici.

• L’invenzione nota come “ruota aerea” non ebbe successo e lo pneumatico venne riscoperto solo nel 1888.

1882 T. B. Jeffery

ideò (e brevettò nel 1882) un modello di pneumatico prevedeva la presenza di un cavo metallico annegato nella gomma, trazionato dopo l’installazione sul cerchione. In realtà tale invenzione è impropriamente chiamata pneumatico poiché non prevedeva alcun gonfiaggio, ma si ritiene importante in quanto è il primo esempio di rinforzo metallico ad una matrice di gomma, alla base dei pneumatici odierni.

1888 J. B. Dunlop

Il veterinario scozzese John Boyd Dunlop nel 1887, applicando alle ruote di legno del triciclo del figlio una camera d’aria al posto delle comuni strisce di gomma piena, reinventò lo pneumatico. Il modello di Dunlop era costituito da una camera d’aria in gomma di forma toroidale chiusa mediante saldatura, una copertura in tela (B) sormontata da uno spesso strato di gomma (A) incollato al cerchione (C) mediante adesivo e una valvola per il gonfiaggio (vengono comunemente paragonati a “garden hoses”, cioè

tubi di gomma per l’orto).

1889 1889 pneumatico smontabile pneumatico smontabile (Michelin)(Michelin)

• Infatti prima i Infatti prima i pneumatici venivano pneumatici venivano incollati o comunque incollati o comunque uniti in modo definitivo uniti in modo definitivo col cerchionecol cerchione

• perciò spesso si perciò spesso si preferivano gomme preferivano gomme piene ai pneumatici, per piene ai pneumatici, per motivi di affidabilità.motivi di affidabilità.

1890 1890 brevetto Bartlett (“Clincher”) brevetto Bartlett (“Clincher”)

Il brevetto di William Bartlett (UK) per l’industria Dunlop prevede l’impiego di copertoni con sezione ad U montati su cerchi metallici ribordati. Vengono così introdotti i talloni (privi di rinforzi metallici) per garantire l’aggancio dello pneumatico al cerchio tramite accoppiamento di forma (assicurato dal gonfiaggio).

1890 1890 pneumatico “Welch” pneumatico “Welch”

Charles Welch (UK) introduce i cerchietti in filo di acciaio alle estremità del copertone. Successivamente anche A.T. Brown & G.F. Stillman (negli USA) svilupperanno la stessa idea.

1891-92 1891-92 evoluzione del “Single evoluzione del “Single Tube”Tube”

• T. B. Jeffery rielabora lo pneumatico a tubo unico, cioè con camera e copertone integrati (odierno TUBELESS), inventato da Pardon Tillinghast negli USA e da I.W. Boothroyd in Gran Bretagna, con l’approvazione del Col. Albert Pope della Columbia Bicycles, per cerchi “Clincker”.

1892 1892 “Dunlop-Welch” “Dunlop-Welch”

La Dunlop acquisisce il brevetto del pneumatico a cerchietti “Welch” e avvia la lo commercializzazione: la configurazione rimarrà quasi inalterata sino ai giorni nostri.

Autoveicoli

• 1897 a Surenes(F) la Darracq, progenitrice dell’ALFA, poi Alfa Romeo, costruisce già 1000 vetture/anno

• 1899: Fiat + altre dieci aziende minori(fra cui la Società Anonima Officine meccaniche(OM))

Aerei

• 1877: Forlanini realizza l’elicottero a vapore(prima macchina volante più pesante dell’aria)

Enrico Forlanini(1848-1930)

• 1875: laurea in Ingegneria al Politecnico di Milano

• 1877 : elicottero a 2 pale controrotanti(la maggiore con diamtro 2.80 m) si alza di 13 m

• 1897: sviluppo di due progetti con Cesare Dal Fabbro

Elicottero di Forlanini

Agosto 1877: il professor Giuseppe Colombo, del Politecnico di Milano, organizzò una conferenza presso i Giardini Pubblici di Milano sugli aspetti teorici e pratici del problema della navigazione aerea. In questa occasione invitò Enrico Forlanini, un suo allievo, a una prova pratica di un suo “apparecchietto” a eliche mosso da una piccola e leggera macchina a vapore, il PRIMO ELICOTTERO, che si alzò fino a 13 metri con un volo di circa 20 secondi

Elicottero di Forlanini

Progetti di Forlanini con Dal Fabbro(1897)

• Idroplano (“antenato” dell’aliscafo)(prime sperimentazioni nel 1903)

• Dirigibile semirigido Leonardo da Vinci(volerà nel 1909 e sarà seguito da altri sette)

Pompe (2° metà ‘800)

• Pompe prementi

• Pompe centrifughe

• Pompe a getto

Fontana a pompa(ca 1885)• E’ costituita da un tubo d'aspirazione che

pesca in un serbatoio. All'interno della tromba si trova uno stantuffo sulla cui asta è applicata la forza motrice. La risalita dello stantuffo crea una depressione, causando l'apertura della valvola alla base della tromba, che si riempie d'acqua.

• Durante la discesa dello stantuffo, la prima valvola si chiude e si apre quella ad esso collegata, consentendo il passaggio dell'acqua aspirata nella zona soprastante. Da tale zona, con il ripetersi delle azioni descritte, l 'acqua viene aspirata in un tubo, dotato di un deviatore che permette di incanalarla verso uno dei due imbuti di vetro, posti ad altezza differente, da cui ritorna successivamente nel serbatoio.

Pompa centrifuga(2° metà ‘800)

Macchine di sollevamento

• Ascensore Fraser (1800)

Ascensore elettrico a due motori e un sistema di carrucole

Sistema di sicurezza montato su ascensore a vapore

• Ascensore Otis (1852)

Ascensore ad acqua, modello Edoux, 1867

Sistema a pistone idraulico e contrappesi per ridurre la forza del pistone

alza fino a 21 m

Strumenti da disegno

• Matita del XIX secolo

Strumenti da disegno

• Matita del XIX secolo con punta tracciante scorrevole telescopicamente

• Firmata Robert Linzeler

Strumenti da disegno

• Matita del XIX secolo

Strumenti da disegno

• Compassi francesi del XIX secolo

Strumenti da disegno

• Balaustrino(compasso per tracciare cerchi di raggio molto piccolo) del XIX secolo

Strumenti da disegno

• Compassi italiani del XIX secolo

• Realizzazione di grande accuratezze ed eleganza

Strumenti da disegno

• Compasso di piccole dimensioni con tre tipi di punta intercambiabili(XIX secolo)

Strumenti da disegno

• Coppia di compassi a punte fisse

• Ciascun compasso ha le punte a sezione semicircolare; sull’insieme delle due, a compasso chiuso, è ricavata una filettatura sulla quale si avvita il cappuccio

Strumenti da disegno

• Completo da disegnatore dell’inizio del XIX secolo

• Contiene 11 pezzi, fra i quali, tiralinee, compassi, riga e compasso geometrico

• Custodia rivestita in pelle di pesce(molto in uso all’epoca)

Strumenti da disegno

• Goniometro del XIX secolo

Strumenti da disegno

• Goniometro della fine del XIX secolo

Nascita della grande industria

• Caratteri generali

• esempi

Caratteri generali

• Nascono e crescono rapidamente numerose industrie

• Crescono gli investimenti

• Crescono gli utili

• Materiali più resistenti

• Macchine più efficienti

• Importazione di idee dall’estero

Caratteri generali

• In passato: era centrale l’uomo

• Ora: è centrale il sistema(complesso di parti(macchine)) in grado di operare insieme(fra i primi: fabbriche, impianti minerari, reti stradali, canali navigabili, telegrafo)

Sviluppo dei sistemi

• Fra ‘800 e ‘900: sviluppo dei sistemi di produzione(fabbriche), di trasporto(rete ferroviaria), di comunicazione(telegrafo)

• Due strutture fondamentali:

• A) linea: flusso continuo(processo produttivo industriale)

• B) rete (trasporti e comunicazioni)

Passaggio da produzione su commessa a produzione in serie

• Prima metà ‘800: miglioramento della precisione basato soprattutto sull’abilità personale di un piccolo numero di operai molto specializzati, con macchine utensili generali(lavorazione su commessa)

• Poi(soprattutto in USA): introduzione del concetto di intercambiabilità dei pezzi nel montaggio(inizialmente nell’industria delle armi): produzione di grandi numeri di pochi prodotti standard assemblati in linea

Importazione di idee dall’estero

• Molti imprenditori compiono viaggi di studio in Francia, Belgio, Germania, Gran Bretagna, Stati Uniti (soprat. fra il 1880 e il 1890)

• Contatti con la realtà industriale di quei Paesi(metodi produttivi, organizzazione del lavoro, realizzazioni)

• Queste esperienze, portate in Italia, contribuiscono allo sviluppo industriale

Importazione di idee dall’estero(esempi)

• G.B.Pirelli: viaggia in Germania, Belgio, Francia a studiare l’industria della gomma(su spinta dei suoi professori Brioschi e Colombo che, nel 1872, lo aiutano a fondare la Pirelli)

• Alberto Riva: subito dopo la laurea(1870) compie un tirocinio nello stabilimento Caspar Honegger in Svizzera: l’esperienza lo porta alla fondazione della Riva

Viaggio di G.B.Pirelli

• Giuseppe Colombo gli scrive ”di vedere e di imparare il più possibile in ogni ramo di industrie e, in particolare, di soffermarsi sulla produzione della gomma, per trasferire in Italia le esperienze fatte all’estero”

Esempi di industrie

• Badoni(fine XVIII secolo)• Breda, Falck (1840)• Riva Calzoni(1861)• Tecnomasio Italiano Brown Boveri(1863)• Filotecnica Salmoiraghi(1875)• Franco Tosi(1876)• Pomini(1886)• Borletti(1895)

Esempio di disegno dell’industria

Badoni (fine XVIII secolo) costruzioni metalliche

• teleferica trasporto persone(Esposizione Int. di Torino-1911-), monorotaia alla Mostra Marinara-Genova-1914, tettoie primo edificio multipiano a struttura metallica(Palazzo Feltrinelli)(1935)

• Stazione Centrale di Milano-1928-30, • impianto siderurgico dell’Orinoco, copertura

aeroporto di Fiumicino, strutture stazione di Porta Garibaldi a Milano)

• [- “Cenni storici” Antonio Badoni s.d.]

Breda(1840) costruzioni meccaniche generali e mezzi di trasporto

• Criteri innovativi di organizzazione del lavoro(dal 1890 )(cottimo industriale, selezione del personale, controllo scientifico delle lavorazioni)

• Riorganizzazione(1899) sulla base di un viaggio in America di alcuni tecnici

• Nascita Istituto Scientifico Ernesto Breda(1917) per la ricerca applicata all’industria

• Elettrotreno aerodinamico(1936)• Locomotive elettriche, macchine movimento terra, impianti termici e

petroliferi, armi leggere, macchine agricole, frigoriferi(anni ’50-’60)• [aa.vv. “La Breda 1886-1986” A.Pizzi 1986]

Riva Calzoni(1861) turbine idrauliche e pompe

• 1885 – prima turbina prodotta• 1903 – millesima turbina prodotta• Turbine Pelton(deviatore a getto-1908-, introduttore

rettilineo-1947-riflettore idraulico-1960-)• Turbine Francis(rendimenti del 94%-1948)• Turbine Kaplan (introdotte in Italia-1925-, sistema di

regolazione delle pale-1957-,gruppi idroelettrici a bulbo di grandi dimensioni-1961-prima turbina da 103.000 kW-1965)

• Primi robot azionati da computer(1975)• [G.Ucelli “La Riva in cento anni di lavoro 1861-1961”

1961], C.Sicola “125 anni per l’energia” 1986]

Filotecnica Salmoiraghi (1875) meccanica di precisione e strumenti

topografici• Strumentazione per aeronautica per volo

strumentale (o “scientifico”)(anni Venti)

• Innovazione dalla collaborazione con gruppi tedeschi americani e giapponesi

• [A.Selvini “La Filotecnica Salmoiraghi: centovent’anni di storia” Boll. Soc. It. Topogr. e Fotogramm. 2(1986)]

Franco Tosi (1876) energia

• Motori Diesel(1907) progettati con metodi innovativi(consulenza di Stephen Timoshenko) (studio vibrazioni torsionali)

• Pompa di iniezione innovativa(insufflazione di aria e nafta polverizzata mediante compressore)

• Turbine industriali (anni Trenta-Quaranta)• Propulsione navale con Diesel a turbina a gas in

parallelo)• Giunto invertitore(per la retromarcia delle navi)• [G.Alvarez “Quelli della Tosi. Storia di un’azienda”

Scheiwiller 1985, P. Macchione “L’oro ed il ferro. Quelli della Tosi” Franco Angeli1987]

Pomini(1886) trasmissioni meccaniche

• Sistema di smorzamento delle vibrazioni sui sommergibili(1922)(riconoscimento dal Governo inglese)

• Giunti disinnestabili Pomini “Intrepido” sui sommergibili italiani

• Due figli del fondatore svolgono esperienze all’estero, uno in Germania e l’altro, Ottorino, in Inghilterra: questo diventerà professore di Costruzioni meccaniche al Politecnico di Milano

• [L.Pomini “Gli ottant’anni di vita di un’Azienda” XV Congresso dell’Associazione Nazionale di Meccanica 1968]

Borletti(1895) meccanica di precisione e

strumentazione• Sveglie automatiche(1895)• Valvole metalliche per pneumatici(1921)• Tachigrafi magnetici(1933)• Motori a molla per fonografi(1935)• Anemometri per aeronautica e marina(1937)• Centrali di puntamento e tiro(1939)• Macchine per cucire(1947)• “Tachimedium”, strumento per la misura della velocità media dei

veicoli(1950)• Tachimetro luminoso(1951)• Sveglia da polso(1965)• Condizionatori d’aria per veicoli(1966)• Registratori di cassa (1977)

Insegnamento• 1794 : Conservatoire National des Arts et Metiers: museo in cui le

macchine erano dimostrate praticamente (dal 1819 corsi rivolti a tecnici ed operai)

• 1811: Napoli: prima facoltà italiana di ingegneria• 1821 Politecnico di Berlino• 1825 Politecnico di Kralsruhe• 1829 Politecnici di Monaco e Stoccarda, Ecole National des Arts et

Manifactures (Parigi)• 1831 Politecnico di Hannover• 1838 Società di Incoraggiamento Arti e Mestieri di Milano• 1857 Università di Pavia “Scienza della costruzione delle macchine”• 1863 Politecnico di Milano• 1871 la Società di Incoraggiamento fonda la Scuola di Disegno di

Macchine

Istruzione scientifico-tecnica

• Vista come una delle maggiori fonti di progresso dagli intellettuali e dagli imprenditori

• Viaggi di istruzione all’estero

• Trasmissione di informazioni mediante riviste tecniche

• Attuazione dei progetti mediante istituzioni

Riviste tecniche

• Ape delle cognizioni utili

• Il Politecnico

• Il Giornale dell’ingegnere, architetto ed agronomo

Istituzioni attive nell’attuazione di progetti

• Società di Incoraggiamento Arti e Mestieri

• Istituto Lombardo Accademia di Scienze e Lettere

Fermento intellettuale(ca 1830)

• Porta gli intellettuali ad essere più attenti a ciò che avviene in Europa ed a considerare l’ingegno un fattore economico pari ai capitali , al lavoro, alle infrastrutture

Politecnici

• I Politecnici sorgono autonomamente, come risposta “polemica” al pregiudizio della supremazia della scienza pura sulle scienze applicate

• Fondato da docenti ed imprenditori, sulla base di analoghe scuole europee

• La struttura dei Politecnici, inoltre, consente un più immediato scambio con il mondo produttivo

• Scambi immediati fra Politecnico ed imprese

Legge Casati(1859)

• Cultura classica(art. 188): “ammaestrare i giovani in quegli studi mediante i quali si acquista una cultura letteraria e filosofica che apre l’adito agli studi speciali che menano al conseguimento dei gradi accademici nelle Università dello Stato”

• Cultura tecnica(art. 272): “dare ai giovani che intendono dedicarsi a determinate carriere del pubblico servizio, alle industrie e alle condotte delle cose agrarie, la conveniente cultura generale e speciale”

Legge Casati(1859)

• Contempla l’istituzione a Milano del “Regio Istituto Tecnico Superiore”

• Nel dibattito che ne segue emerge la necessità che, accanto all’ingegnere civile, siano presenti figure di ingegnere industriale

Politecnico di Milano

• Nasce il 29.11.1863 per opera di Francesco Brioschi(uomo politico, matematico e già Rettore dell’Università di Pavia)

• Si ispira ai modelli di Politecnici di area svizzero-tedesca

• Mira alla promozione di una cultura scientifico-tecnica volta allo sviluppo del Paese

Scambi fra Politecnico ed imprese

• I laureati vanno a lavorare nelle imprese: portano cultura, progettualità e ne fondano di nuove

• Molti docenti collaborano con la imprese• Molti ingegneri collaborano alla didattica del

Politecnico, apportano competenze professionali• Molte imprese finanziano laboratori del

Politecnico• Molti laboratori del Politecnico compiono

verifiche, prove, tarature per conto di aziende

Elaborato di allievi del XIX secolo

Finanziamenti al Politecnico da parte delle imprese

• Eugenio Cantoni(cotoniere): donazione per un corso di economia industriale

• Carlo Erba (1886): dona 400.000£ per l’Istituzione Elettrotecnica Carlo Erba

• Gruppo di industriali lombardi(1893): fondano il Laboratorio di Meccanica Industriale, sul modello di quelli americani

Laureati illustri: Gian Battista Pirelli

• Laurea 1870• Fondatore dell’industria omonima• Nel 1870, preoccupato per l’importanza che

andava prendendo la recente industria per la fabbricazione degli oggetti di caoutchouc, non ancora praticata in Italia, formai il pensiero di dedicarmi allo studio di essa e di ricercare i mezzi onde stabilirla a Milano

• (dalla domanda per il concorso al premio Brambilla, 1876)

Laureati illustri: Alberto Riva

• Laurea 1870• Fondatore, con Ernesto Galimberti e Rodolfo

Rusca, della Riva Calzoni• Per avviare l’Officina alla costruzione di una

specialità, data la ricchezza delle forze idrauliche del Paese, si prescelse come più indicata quella di motori idraulici e in modo particolare delle turbine

• (dalla domanda per il concorso al premio Brambilla, 1893)

Laureati illustri: Angelo Salmoiraghi

• Laurea 1870• Fondatore dell’azienda omonima• E’ soltanto opera del genio l’intuire la

verità, sentirne l’esistenza; è opera di tutta la scienza l’affermarla

• (dalla relazione alla Deputazione provinciale di Milano, per l’Esposizione universale di Vienna sull’industria meccanica di precisione e sull’ottica 1875)

Laureati illustri: Enrico Forlanini

• Laurea 1875• Progettista di dirigibili e dell’elicottero che porta il

suo nome(primo “più pesante dell’aria” a sollevarsi)

• Si direbbe che il Creatore, facendoci dono dell’atmosfera terrestre, abbia voluto prepararci una scala per salire al Cielo degli astri

• (dalla relazione al Congresso aeronautico di Roma, 1927)

Laureati illustri: Ottorino Pomini

• Laurea 1886

• Figlio del fondatore dell’azienda omonima, progettista ed inventore nel campo degli organi di trasmissione

• Docente al Politecnico di Milano

Laureati illustri: Augusto Stigler

• Laurea 1884• Dirigente dell’industria omonima di ascensori• Per incoraggiare i giovani operai a frequentare le

lezioni della Scuola d’Incoraggiamento, ho istituito dei premi di varia gradazione in denaro per [coloro i quali] a quella scuola ottengono distinzioni

• (dalla domanda presentata per il concrso al premio Brambilla, 1895)

Laureati illustri: Gino Turrinelli

• Laurea 1897

• Fondatore e dirigente dell’azienda omonima, costruttrice di autoveicoli elettrici

Politecnico di Milano

• U.Allegretti “L’opera degli ex-Allievi del Politecnico di Milano” 1914

• F.Lori “Storia del R.Politecnico” Cordani 1941• aa.vv. “Il Centenario del Politecnico di Milano 1963• aa.vv. “Il Politecnico di Milano 1863-1914 “ Catalogo

della Mostra, Electa 1981• Aa.vv. “125.mo del Politecnico di Milano2 catalogo della

Mostra CLUP 1988• Aa.vv. “Annuario dell’Associazione Laureati del

Politecnico di Milano” 1992• Aa.vv. “Dal Politecnico di Milano protagonisti e grandi

progetti” Associazione Laureati 2002

Nascita dell’editoria scientifico-tecnica

• Ulrico Hoepli(1847-1945) svizzero, nel 1870 si stabilisce a Milano dove apre una libreria e la casa editrice omonima, specializzata nella manualistica e nelle edizioni scientifico-tecniche

• Vallardi, Bernardini, Treves:altri editori attivi nella manualistica

Sviluppo dell’associazionismo scientifico-tecnico: primi passi

• Mondo greco e romano: associazioni di artisti e poeti

• Rinascimento. Conversazioni fra dotti• Collegio degli Ingegneri di Milano: 1563• Secoli XVI-XVII: altri Collegi, ispirati a

quello di Milano• 1690: Arcadia(accademia letteraria)• 1797: Istituto Lombardo Accademia di

Scienze e Lettere

Associazionismo come corrente filosofica

• “Associazionisti”: affermano che tutti i fondamenti della scienza, come pure le idee possono essere “composti”, cioè risultanti dalla combinazione di più idee semplici

• Base empirica: anche i principi del ragionamento derivano da aggregazioni precedenti, formatesi in seguito all’esperienza

Sviluppo dell’associazionismo scientifico-tecnico:la FAST

• FAST(Federazione delle Associazioni Scientifiche e Tecniche) nasce nel 1897

• In quell’anno avvengono importanti avvenimenti:• Thompson e Wien scoprono l’elettrone libero

• Maria Curie individua il radio partendo dall’uranio

• Marconi realizza la prima trasmissione senza fili

Sviluppo dell’associazionismo scientifico-tecnico:la FAST

• Fondatori della FAST: Giovanni Battista Pirelli, Giuseppe Colombo, Cesare Saldini

• Prima sede: Palazzo Spinola – via S.Paolo

• Società fondatrici: Collegio Ingegneri e Architetti(1563), Società Chimica(18959, Associazione Elettrotecnica(1896), Reale Società di Igiene(1878)

Motto della FAST

• Concordia parvae res crescunt

• Secondo Sallustio, così dice il re di Mauretania lasciando il regno in eredità ai figli ed ai figliastri

• Può essere assunto come concetto base dell’associazionismo