misuradelcampomagneticoAnche questo anno gli studenti della 5CS PNI hanno misurato inclinazione, declinazione e componente orizzontale del campo magnetico terrestre nel cortile dell’Istituto in Via Bertoni.

Le prime misure sono state eseguite circa 20 anni fa dal prof. I. Ferrari con gli studenti PNI di quegli anni. Tra questi c’era Alberto Nicolis ora professore di Fisica Teorica (Relatività Generale) alla Columbia University di New York, Clara Franchi ora professoressa di Algebra all’Università Cattolica di Brescia e Lucia Valbonesi ora professoressa alla facoltà di ingegneria elettronica (telecomunicazioni) all’University of Illinois at Chicago.

Già dopo alcuni anni di misure avevamo notato una diminuzione sistematica del modulo del vettore campo magnetico terrestre (B) ed avevamo prospettato un inizio di inversione del campo magnetico terrestre. Sapevamo che le inversioni di B impiegano qualche millennio per avvenire e sapevamo che il campo magnetico terrestre subisce normalmente delle diminuzioni, o degli aumenti, del modulo per poi riprendere il valore medio, così avevamo solo indicato un possibile inizio di inversione. misura del campo magnetico 3 20130510 1666370101Oggi dopo alcuni decenni di diminuzione del modulo di B si trova qualche riferimento ad una possibile inversione in atto anche da parte di professori dell’Istituto Nazionale di Geofisica. Siamo contenti di aver misurato bene e di aver avuto riscontro delle nostre misure anche da parte di Istituti Universitari. misura del campo magnetico 1 20130510 1550547528

L’inclinazione, ovvero l’angolo che il vettore B forma con il piano tangente nel punto della misura alla superficie terrestre, era misurata con l’inclinometro, un strumento antico del Liceo Messedaglia che è tuttora il Logo del Liceo. In questi anni misuriamo l’inclinazione di B per mezzo di una bussola digitale ovvero una bussola in cui l’ago magnetico è visualizzato su uno schermo a cristalli liquidi e quindi può ruotare anche su un piano verticale. Infatti disposto lo schermo a cristalli liquidi nel piano del meridiano magnetico si vede visualizzato l’ago “magnetico” diretto verso il basso con l’indicazione digitale dell’angolo di inclinazione che per il cortile del Liceo Messedaglia è di circa 65 gradi.

misura del campo magnetico 5 20130510 1898026897La declinazione è sempre stata misurata con un declinometro ovvero con un teodolite magnetico che non è altro che una bussola con la possibilità di leggere l’angolo tra il nord geografico ed il nord magnetico. Questo angolo di declinazione è oggi, a Verona, di circa 2 gradi verso Est, vent’anni fa era di circa 5 gradi verso Ovest.

Per la misura della componente orizzontale di B, ovvero la proiezione di B sul piano tangente alla superficie terrestre nel punto della misura quest’anno abbiamo usato un magnetometro basato sull’esperimento di Oersted. Un ago magnetico è disposto sotto ad un filo e parallelo al filo stesso, se il filo è percorso da una corrente elettrica genera un campo magnetico perpendicolare, nel punto in cui si trova il centro dell’ago magnetico, al campo magnetico terrestre. L’ago quindi, ruotando, si dispone secondo la risultante dei due campi magnetici, dalla misura dell’angolo di rotazione e dell’intensità di corrente che percorre il filo si può risalire al valore della componente orizzontale del campo magnetico terrestre che quest’anno è risultata di 21(1) microtesla.misura del campo magnetico 2 20130510 1897194068

Nota la componente orizzontale e l’angolo di inclinazione si può calcolare il modulo del vettore che sarebbe il parametro che sta diminuendo e che fa pensare ad un possibile annullamento del campo magnetico con una seguente ricrescita nel verso opposto. Insomma le bussole fra circa 2000 anni potrebbero non orientarsi in nessuna determinata direzione e dopo si orienterebbero verso sud.

Nel periodo dicembre 2011 - gennaio 2012 è stata progettata e costruita dal prof. I. Ferrari e dagli studenti di 3CS una calcolatrice che esegue le operazioni di somma e sottrazione in sistema binario.
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Questo lavoro è stato eseguito  nell’ambito delle lezioni di elementi di algebra booleana che è la teoria matematica alla base del funzionamento di tutti i computer elettronici digitali.
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Gli studenti di 3CS infatti seguono il corso del Piano Nazionale per l’Informatica.
Nell’algebra di Boole le variabili possono assumere solo due valori ad es. “0” e “1”. Nel sistema in base 2 tutti i numeri vengono scritti usando solo due simboli (indichiamo al pedice la base del sistema usato ovvero il numero di simboli diversi usati per scrivere i numeri): 02=010, 12=110, 102=210, 112=310, …..Un bit è una sola cifra binaria quindi o uno “zero”o un “uno”.   
Per mezzo delle porte logiche AND, OR e NOT, realizzate con componenti elettronici, è possibile realizzare un circuito che esegue la somma e, con una piccola complicazione in più, anche la sottrazione fra numeri binari.
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Il risultato è visualizzato con una serie di led: “led spento” = 0, “led acceso”= 1.
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Un sommatore di numeri binari come quello costruito da noi è presente nelle ALU (unità aritmetica logica) di tutti i moderni computer elettronici digitali.
La calcolatrice, eseguendo direttamente il calcolo (si dice in modo “combinatorio”), è molto veloce, i tempi di propagazione misurati sono dell’ordine di 10 ns (10 miliardesimi di secondo).
 
 

RIMBALZI, TEMPI DI SALITA E DISCESA E TEMPI DI PROPAGAZIONE PER IL SOMMATORE CMOS