STORIA DELL’ENERGIA DALLA PREISTORIA AL MEDIOEVO

Classe 1^ A

Scuola secondaria di 1°

grado di Castelveccana

Fino alla metà del XVIII secolo, la forza muscolare dell’uomo e degli animali, l’acqua dei fiumi, il vento, il fuoco e il legname, risorse tutte facilmente reperibili in natura, erano le sole fonti energetiche conosciute dall’uomo.

2 milioni-10.000 a.C. gli unici tipi di energia sfruttati dall'uomo sono la propria energia muscolare e l'energia del fuoco.Nel Neolitico per alcuni lavori si sostituisce la forza umana con quella animale. Gli uomini cominciarono a coltivare i campi. Bruciando il legno si ottiene energia termica e si riesce a fondere alcuni minerali.5.500 a.C., in Mesopotamia si utilizza la ruota da vasaio. 4.500 a.C. l'uomo comincia ad usare l'aratro. I millennio a.C. si cominciano ad usare macine a mano con mola rotante orizzontale.

Energia muscolare degli animali - L’addomesticamento degli animali, inizialmente garantì una fonte alimentare, in seguito l'uomo addomesticò alcuni animali utilizzandoli per i lavori pesanti. Aratri primitivi esistevano in Mesopotamia nel 4000 a.C. L’impiego del bue e dell’asino in agricoltura risale al 4000 a.C., quello del cavallo è successivo. A partire dal VII secolo d.C. in Europa si utilizzava l’energia animale per il lavoro nei campi, per il funzionamento delle macine dei mulini, ecci. Anche lo sviluppo del commercio via terra fu favorito dall’impiego del cavallo.

Con la caduta dell'Impero Romano d'Occidente e con le invasioni barbariche, nell'Europa occidentale, venne a mancare la manodopera degli schiavi. Allora fu necessario inventare nuovi sistemi per utilizzare meglio le risorse della natura. Fra i principali progressi tecnologici dell'occidente dal secolo VI all'XI ci furono:* diffusione del mulino ad acqua;* diffusione dell'aratro pesante;* diffusione dell'uso del ferro di cavallo;* diffusione del collare a spalla rigido.

Una macchina semplice è chiamata così perché non si può scomporre in macchine ancora più semplici. Sono le tecnologie più antiche per avere a disposizione una forza maggiore della sola forza muscolare. Una macchina semplice può eseguire del lavoro solo se l'energia le viene dall'esterno (per esempio dai muscoli di un uomo). Le macchine semplici aiutano l'uomo a svolgere diversi compiti: sollevare, trasportare, ruotare, tirare e tagliare.Le macchine semplici sono sei: la leva, l'asse della ruota, la puleggia, il piano inclinato, la vite, il cuneo.

L'asse della ruota è un cilindro che gira intorno ad un asse. La ruota e l'asse formano un unico corpo quando sono collegate l'una all'altra in modo fisso e funzionano insieme. L'asse della ruota può essere: ad asse orizzontale; in questo caso viene chiamata verricello; ad asse verticale; in questo caso viene chiamata argano.

Asse della ruota

Verricello e argano

Il verricello serve a trascinare pesi. È un cilindro orizzontale che, fatto ruotare azionando una manovella o quattro aste perpendicolari al suo asse, avvolge una fune. L'argano è un cilindro verticale che, fatto ruotare azionando quattro aste perpendicolari al suo asse, avvolge una fune. Permette di spostare carichi molto pesanti.

Utilizzo di un verricello per sollevare pesi durante l’edificazione di una cattedrale

La puleggia o carrucola è una ruota scanalata. Nella scanalatura della puleggia si inserisce un cavo che tirato fa girare la puleggia. La puleggia fissa ha l'asse fissato ad un supporto e se si fissa un carico ad una estremità del cavo lo si può sollevare con maggiore facilità. Una persona può così sollevare il carico invece di trasportarlo.

Puleggia fissa

Il paranco è composto di una carrucola fissa ed una carrucola mobile, al cui asse si fissa il carico, e diverse funi. Più grande è il numero delle carrucole mobili più si aumenta il vantaggio meccanico, poiché il peso da sollevare viene ripartito su ogni tratto verticale della fune passante dalle carrucole mobili.

La carrucola nella letteraturaE. MONTALECIGOLA LA CARRUCOLA DEL POZZO

Cigola la carrucola del pozzol'acqua sale alla luce e vi si fonde.Trema un ricordo nel ricolmo secchio,nel puro cerchio un'immagine ride.Accosto il volto a evanescenti labbri:si deforma il passato, si fa vecchio,appartiene ad un altro...Ah che già stridela ruota, ti ridona all'atro fondo,visione, una distanza ci divide.

SPIEGAZIONE

Nella poesia il secchio é simbolo dei ricordi del passato. Il secchio che sale rappresenta i ricordi che tornano alla mente. L'immagine sull'acqua rappresenta il ricordo che si deforma e diventa vecchio; il secchio che scende in fondo al pozzo che è buio é come il ricordo che scompare dalla mente.

Le gru fecero la loro prima apparizione in Grecia tra la fine del VI secolo a.C. e l'inizio del V. Si crede che la gru sia stata inveentata da Archimede. Le prime gru consistevano in una corda passata sopra una puleggia. Prima che trovasse un'applicazione nel sollevamento di oggetti, la puleggia singola fu utilizzata a partire dall'ottavo o dal nono secolo a.C. per prendeere l’acqua da pozzi (il shaduf)

La gru calcatoria era la più potente e grande macchina per sollevare pesi dell'antichità.La sua forza era l’enorme ruota che era fatta ruotare da schiavi che camminavano alsuo interno (da cui il termine calcatoria), la rotazione faceva avvolgere le corde, chesostenevano il carico, intorno un’asse che era collegata alla ruota stessa.

Bassorilievo di epoca romana che mostra operai al lavoro con

una gru calcatoria

In Europa, dopo la fine dell'Impero Romano d'Occidente, l'uso di gru complesse scomparve. Le grandi gru a ruota riappaiono solo nel XIII (Francia) e XIV (Inghilterra) secolo. Durante il Medioevo circa 80 cattedrali di grandi dimensioni e circa 500 grandi chiese sono state costruite raggiungendo un’altezza fino a 160 metri.

La vite è un piano inclinato avvolto su un cono con una scanalatura elicoidale sempre più stretta (filetto). Facendo ruotare la vite, il filetto penetra nel materiale. Le due superfici si bloccano tra loro. Nello stesso modo funziona anche il bullone, che non è appuntito. Si pensa che la vite sia stata inventata da Archimede.

Il piano inclinato è una superficie inclinata che rende più facile tirare, spingere o far rotolare carichi pesanti. Spostare un oggetto su una rampa, piuttosto che completamente in verticale, richiede una quantità di forza ridotta però si deve aumentare la distanza che deve essere percorsa.

La vite di Archimede, detta anche còclea (dal latino cochlea = "chiocciola"), è usata per sollevare un liquido, o un materiale sabbioso, ghiaioso, o frantumato. La macchina è costituita da una grossa vite all'interno di un tubo. La parte inferiore del tubo è immersa nell'acqua (o in ciò che deve sollevare), dopodiché, facendo ruotare la vite, ogni passo raccoglie un certo quantitativo di liquido, che viene sollevato lungo la spirale fino ad uscire dalla parte superiore, dove viene scaricata. L'energia per la rotazione può essere data dalla rotazione di una maniglia, da animali, da eliche di mulini a vento... È usata ancora oggi soprattutto per sollevare acqua per l'irrigazione oppure per sollevare il grano e conservarlo nei silos.

La leva è una macchina semplice costituita da un'asta rigida (per esempio, una lunga trave o una sbarra) che ruota attorno ad un punto fisso, detto fulcro. Alcuni esempi di leve di primo genere sono: le forbici, le tenaglie, il piede di porco, la carriola, la vanga, le pinzette...

Sembra incredibile che a quasi 4000 anni dall'invenzione della ruota nessuno avesse mai pensato a costruire una carriola che comparve in Europa nel X secolo facilitando molto il lavoro in diversi settori.

Uno scienziato dell’antichità.Archimede era un matematico, filosofo, fisico e inventore; nacque a Siracusa nel 287 a.C. Archimede progettò anche le leve, da cui la famosa frase “Datemi un punto d’appoggio e solleverò il mondo“. Egli dimostrò che se il fulcro è posizionato verso il peso da sollevare la leva è vantaggiosa e con poco sforzo è possibile sollevare grandi pesi.

Molte sono le leggende sulla sua morte: la più famosa narra che nell’anno 212 a.C. , durante il saccheggio di Siracusa, un soldato romano, non avendolo riconosciuto, gli chiese chi fosse ma Archimede non gli rispose e lui lo uccise. Il console Claudio Marcello, per ricordarlo ordinò solenni funerali e gli fece costruire un monumento sul quale fu raffigurata una sfera inscritta in un cilindro, con i numeri che esprimono il rapporto fra i due solidi.

Dai tempi più antichi la molla è stata il più importante mezzo per accumulare energia e rilasciarla immediatamente nel momento necessario. La sua prima applicazione conosciuta fu l’arco, usato per lanciare frecce durante la caccia e in battaglia. Il primo arco appare in un graffito di trentamila anni fa. Nella sua forma più semplice l’arco è una striscia di materiale elastico, come legno o corno, che gradatamente si assottiglia dal centro verso gli estremi.

Scena di caccia con l’arcoin una pittura rupestre

Nel Medioevo l’arco diventa importante in battaglia durante la guerra dei Cent’anni tra Inghilterra e Francia. Il longbow era usato dalla classe povera perchè armarsi con un arco era meno costoso che con cavalli e armature. Esisteva una legge in Inghilterra per la quale tutti gli abitanti dei villaggi dovevano esercitarsi con l’arco per almeno due ore ogni domenica. Gli arcieri inglesi erano capaci di tirare fino a 10 frecce al minuto. Furono proprio gli arcieri a sconfiggere i francesi nelle battaglie di Crècy (1346) e Poitiers (1356). Con la diffusione delle armi da fuoco l’arco perse importanza.

Un arciere nella poesia epicaFilottete era un famoso arciere, possedeva le frecce e l'arco di Eracle. Nell’Iliade si narra che Filottete comandava una flotta di sette navi con cinquanta arcieri. Si pensa che, col suo arco, Filottete abbia ucciso Paride. Ulisse lo definisce come il migliore a tirare con l'arco tra tutti gli Achei. Alla fine della guerra venne in Italia dove fondò diverse città. Prima di morire consacrò il suo arco e le sue frecce ad Apollo, facendo costruire un tempio a Cirò Marina.

Il cuneo è un prisma a sezione triangolare, con una faccia minore (testa) e due facce maggiori (fianchi) unite nel vertice (punta o tagliente). Sul principio del cuneo funzionano tutti gli utensili da taglio: l’accetta, lo scalpello, il coltello, il punteruolo, ecc. Quanto più lungo sarà il cuneo in rapporto al suo spessore, tanto più facile sarà forzarlo all'interno degli oggetti. Gli spaccalegna usano un cuneo che battono con una mazza spingendolo nelle fibre del legno da tagliare.

La noria è una ruota idraulica che serve per sollevare acqua sfruttando la corrente. È una grande ruota, del diametro di alcuni metri, con la parte inferiore immersa in un fiume o in un canale. Sulla ruota sono montate delle pale per mezzo delle quali la corrente d'acqua la fa ruotare, sulla ruota sono montati dei secchi che si riempiono d'acqua. Quando i secchi arrivano nella parte alta della ruota svuotano il loro contenuto in una vasca. Si pensa che le prime norie siano comparse in Mesopotamia intorno al 200 a. C.

Principio del funzionamento di una noria

Nell’antichità e fino ai primi secoli del Medioevo l’aratro era costituito da un palo di legno: a un’estremità erano fissati un manico e un timone, all’altro un vomere (una specie di punta triangolare) di metallo o di legno indurito al fuoco. Era un aratro leggero che graffiava la terra, più che rivoltarla. Dopo il Mille si diffuse un altro tipo di aratro: l’aratro pesante. Questo aratro, oltre al vomere, aveva un coltro (uno strumento che tagliava la terra andando in profondità) e un versoio (uno strumento che rovesciava la zolla). Aveva anche le ruote che permettevano di “guidarlo” meglio.

Con l’aratro pesante si diffuse un’altra innovazione che riguardava l’attaccatura degli animali da traino. L’attaccatura tradizionale usata per i buoi era un giogo che poggiava sul garrese (che nei quadrupedi è la parte compresa tra il collo e il dorso) ed era allacciato al collo con una cinghia di cuoio. Però questo sistema, quando era applicato al cavallo, che ha il collo più allungato ed è più veloce del bue, soffocava l’animale.. Verso il Mille si cominciò a usare per il cavallo un nuovo tipo di attaccatura più larga e più rigida: un collare che poggiava sulla spalla dell’animale, non ne ostacolava la respirazione e quindi gli permetteva di tirare l’aratro pesante.

La ferratura del cavallo - In Asia centrale dal 3000 a.C. circa si inizia ad addomesticare il cavallo. All’inizio il cavallo fu utilizzato senza ferri. La ferratura consiste nell’applicare all’unghia del cavallo una protezione metallica (il ferro) che protegge lo zoccolo. Viene applicato all’unghia con dei chiodi. Il chiodo viene piantato in un punto non sensibile così il cavallo non sente dolore. Poichè l’unghia continua a crescere i ferri vanno cambiati periodicamente (circa ogni 45-60 giorni).

L’antenato del ferro di cavallo è l’ipposandalo, una specie di “scarpa” con la suola in ferro che era legato, con anelli e lacci, al piede del cavallo. Pare che le prime popolazioni ad aver protetto i piedi del cavallo con una lastra in ferro inchiodata all’unghia siano stati i Celti (o Galli per i Romani). Sono stati infatti trovati dei ferri nei

corredi funerari di numerose tombe.

Ipposandalo

Nel medioevo l’utilizzo del cavallo anche nei combattimenti ha contribuito allo sviluppo delle tecniche di ferratura. L’uso diffuso della ferratura si ha durante il periodo delle Crociate (1096-1270), mentre prima era riservato ai cavalli dei nobili.

Il ferro di cavallo come portafortunaNel Medioevo trovare un ferro di cavallo era considerato un colpo di fortuna perché il ferro era all’epoca costoso e poteva essere riciclato. E’ possibile anche che la tradizione di portafortuna derivi della leggenda di Saint Dunstan, un fabbro che diventò arcivescovo. Si narra che inchiodò un ferro di cavallo allo zoccolo del diavolo. Il diavolo chiese di essere liberato perché il ferro gli faceva male ma fu liberato solo dopo aver promesso di non entrare mai più in un luogo protetto da un ferro di cavallo sulla porta. Appeso sopra una porta o su una parete, il ferro di cavallo protegge gli abitanti di una casa. Secondo alcuni se si vuole utilizzare un ferro di cavallo come portafortuna, va appeso con le punte verso l’alto, infatti se si capovolge la fortuna se ne va. Secondo un’altra tradizione le punte devono essere rivolte verso il basso per “far scedere” la fortuna nella casa.

San Dunstan

Alcuni miglioramenti tecnici utilizzati in agricoltura (nuovi tipi di attacco animale, la ferratura del cavallo) furono impiegati anche nei trasporti permettendo di trasportare, un carico maggiore. A questo contribuirono anche:- l'uso del carro a 4 ruote, più robusto e più grande;- l'introduzione delle ruote coassiali al posto delle ruote indipendenti che avevano il difetto di rendere difficile la curva;- il miglioramento dell'allevamento (incroci) e dell'alimentazione degli animali che diede animali più forti e più adatti ai trasporti.

Carro a quattro ruote (miniatura XV secolo)Carro a quattro ruote (XI secolo)

Gli Arabi a partire dal VII secolo d.C., costruirono molti mulini a vento usandoli per macinare, per far funzionare pompe per prosciugare terreni; mentre gli occidentali riscoprirono i mulini a vento solo nel corso delle Crociate nel XII secolo. La prima notizia di un mulino a vento in Europa si trova in un documento francese del 1180. Il mulino a vento era costruito con una parte inferiore fissa (base) e una parte superiore (castello) che si poteva far ruotare intorno a un asse verticale; alla parte superiore erano fissati i telai (pale) su cui venivano tese le vele. Quando il vento cambiava direzione si faceva ruotare la parte superiore della struttura in modo che le tele “prendessero” bene il

vento.

Un olandese, tornato in patria dal Medio Oriente, utilizzò i mulini a vento per eliminare le acque delle alte marea che allagavano i suoi campi. Prosciugando grandi appezzamenti di terreni, costruendo alte dighe per impedire i periodici allagamenti, gli olandesi strapparono al mare migliaia di chilometri quadrati di terreno.

Mulino a vento in una miniatura del XIV secolo

Il mulino ad acqua si diffuse nel Medioevo. Tutti gli studiosi pensano che il mulino ad acqua sia stato inventato nell'area dell’Oriente mediterraneo nel I secolo a.C. Il mulino ad acqua è descritto dall'architetto romano Vitruvio nel suo tratto De Architectura. Ma la grande disponibilità di energia muscolare (animali, ma soprattutto schiavi) ritardò la diffusione del mulino ad acqua, che avvenne solo in età carolingia tra XIII e IX secolo d.C.

Funzionamento - La spinta dell'acqua (energia) mette in movimento una ruota idraulica (motore), costruita in legno, con cerchioni in ferro. Il mugnaio, attraverso uno strumento detto paratoia, regola il flusso dell'acqua sulle pale della ruota. La ruota fa muovere alberi e ingranaggi che trasmettono il movimento alla macina

superiore.

Le due macine sono in pietra. Quella superiore, girando sopra quella inferiore, che è fissa, frantuma il cereale, contenuto in un recipiente di legno, a imbuto (la tramoggia). A questo punto il grano, trasformato in farina, fuoriesce e viene raccolto dal mugnaio nei sacchi.

I DIVERSI IMPIEGHI DEL MULINO AD ACQUALa ruota con le pale poteva trasmettere il suo movimento a macchine diverse dalla macina per il grano, per esempio, frantoi per olive, mulini per conciare, le prime gualchiere (gualchiere = macchine mosse dall’acqua che servono a dare maggiore consistenza a un tessuto, comprimendolo tra magli ), il mantice d'officina ed il maglio del fabbro.

Funzionamento di una gualchiera

Funzionamento di un maglio

Il mulino maledetto (leggenda)C’era una volta un mugnaio molto malvagio ed egoista. Lui era molto ricco, però chi lavorava per lui era pagato pochissimo.Arrivò un periodo di carestia, tutti soffrivano la fame tranne il mugnaio.Nel frattempo era arrivato l’inverno, un giorno alla porta del mugnaio bussò una povera donna con in braccio un bimbo che gli chiese qualcosa da mangiare.Il mugnaio non ebbe pietà per loro e li cacciò.Ma la donna si trasformò in una bella fanciulla elegante che maledì il mulino.In un attimo le pale del mulino si immobilizzarono e nessun vento, neanche il più impetuoso riuscì più a muovere quelle pale che diventarono nidi di corvi che gracchiavano, volando sul mulino maledetto. Quanto al mugnaio, nessuno ne seppe più nulla. Forse era fuggito lontano per il rimorso di tutte le sue cattive azioni.

L’energia del vento per navigare - Dall’epoca del bronzo fino al XIX secolo, la navigazione è stata possibile grazie alla vela. L’evoluzione delle navi a vela è stata molto lenta. Dal 3000 al 2000 a.C. sia gli egiziani sia i cretesi viaggiarono per mezzo delle navi a vela nel Mediterraneo orientale, sul Nilo, nel Mar Rosso e nell’Oceano Indiano. Prima la navigazione, prevalentemente costiera, era effettuata con imbarcazioni a pagaia.

Già all’inizio del II millennio a.C. gli egizi cominciano a usare alberi semplici ma bene inseriti nello scafo. Anche la vela migliorò: non era più fissa ma poteva essere ruotata, era più bassa e larga ed era dotata, oltre che del pennone superiore, anche di un pennone inferiore. La vela si alzava sollevando il pennone superiore.

Da un bassorilievo egizio dell’antico regno è possibile ricostruire le navi dell’epoca: avevano un solo albero che era alzato per navigare a vela e abbassato quando si navigava a pagaia (in seguito legando le pagaie al bordo delle imbarcazioni esse si trasformarono in remi). La vela era fissa e non poteva essere ruotata quindi era usata solo con venti in poppa.

Le navi mercantili romane derivavano dalle navi greche e fenice, ma in seguito divennero sempre più grandi. Dal III sec. a.C.. si diffonde la seconda vela di prora tenuta da un albero-bompresso. Questa vela, probabilmente creata dai Fenici, serviva per dare più stabilità col vento al traverso. Si userà anche nel tardo medioevo e rimarrà fino al XVIII secolo.

La vela quadra non permetteva di navigare verso il vento. Dalla vela quadra nasce nel VII–VIII sec. d.C. la vela latina (una vela triangolare). La vela latina permetteva, cambiando l'orientamento della velatura, di sfruttare anche i venti laterali.

La cocca nacque nei mari del nord, probabilmente intorno al XII secolo. Di forma rotonda, può essere considerata la più importante delle navi a vela dopo il periodo delle navi a propulsione mista - remi e vele. Aveva un solo albero con una sola vela, quadra e molto grande. Poteva essere orientata per navigare anche con vento al traverso. Poteva avere due alberi, in questo caso, aveva una vela quadra per l’albero maestro e una vela latina per l’altro.

Negli ultimi secoli del Medioevo nel Mediterraneo comparvero navi con velatura mista (quadra e latina) a 3 alberi e più ponti: le caracche che furono le prime navi adatte alla navigazione oceanica, potevano affrontare il mare agitato ed erano abbastanza grandi per portare provviste per lunghi viaggi.

Fonti:Delbello - Lesanna, I segreti del tempo vol. 1, Il CapitelloGentile - Ronga, Speciale Storia vol.1, Editrice La Scuola Conti, Ambiente Terra . L’energia, la vita, la storia, Mondadorihttp://it.wikipedia.orghttp://www.icsbellano.orghttp://www.culturaitalia.ithttp://nuke.arcomitre.orghttp://www.webalice.ithttp://www.scaligeri.comhttp://www.trigallia.comhttp://www.medioevoinumbria.ithttp://kidslink.bo http://xoomer.virgilio.ithttp://www.slow-tech.orghttp://ilpalazzodisichelgaita.wordpress.comhttp://www.lamescaligere.ithttp://tecnorevelli.blogspot.it

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