Fisica e ambiente - Parte II

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Renato Sartori
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1 Fisica e ambiente - Parte II! Rischi ambientali da agenti fisici naturali artificiali! Monitoraggio ambientale! Misure assistite da computer controlli di processo

2 Rischi da agenti fisici naturali! Problema non recente: a rischi di origine naturale è esposto anche l uomo non tecnologico, 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

3 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

4 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

5 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 radiazione solare è responsabile sia di effetti positivi (sintesi della vitamina D, ) sia di effetti negativi (eritema solare, insorgenza di melanomi, ).

6 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

7 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?

8 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 deformazione controllata ) e attive (airbag, )! Protezioni Software : norme per la sicurezza del traffico, sui luoghi di lavoro, nel tempo libero.

9 Rischi da elettricità! Folgorazione da apparati sotto tensione: In casa Sul luogo di lavoro Nel tempo libero! Effetti dell esposizione a campi elettromagnetici 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

10 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

11 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, )

12 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

13 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

14 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

15 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 scintillazione ): Solidi Liquidi Plastici Gassosi

16 Misura e controllo assistiti da computer (I) SENSORE CONVERTIT ORE ATTUATORE CONVERTIT ORE COMPUTER

17 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

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