STEP #28 - La sintesi finale

 Abbiamo analizzato a pieno questo strumento, l'altimetro, scoprendo un meraviglioso mondo fatto non solo di complessità scientifica ma anche di interesse storico; riassumiamo brevemente i punti chiave di questo intero blog.

L'altimetro (step 1) è uno strumento di misura che serve a stimare l’altezza di un punto rispetto a una superficie di riferimento. Il suo funzionamento è molto semplice, poiché si basa semplicemente sulla relazione che esiste tra la pressione dell'aria e l'altitudine (step 5). Come ogni cosa/oggetto, nasce l'esigenza di chiedersi il perché e il come esso sia nato, ponendo radici nella storia e nel contesto sociale. Tassonomicamente (step 14) parlando, l'altimetro si inserisce nella branca dello studio dell'atmosfera e della termodinamica, poiché la scienza d'interesse (step 4) analizza i cambiamenti delle proprietà della materia al variare di parametri come pressione, temperatura, densità... Il primo altimetro barometrico fu inventato da  Paul Kollsman (step 9) anche se risultati simili erano stati già ottenuti in passato da Louis Cailletet; nasce principalmente dall'esigenza bellica e aeronautica di avere un riferimento di quota per sganciare le bombe dalla giusta altezza e farle esplodere al punto giusto, e per facilitare la guida dei piloti; quindi vengono tirati in ballo vari concetti: il benessere, la guerra,(step 28) il desiderio dell'uomo di dominare su qualsiasi cosa sulla terra si trasforma metaforicamente nella misura della sua 'altezza rispetto a qualcosa'. Infatti a seconda del tipo di altimetro e delle informazioni che abbiamo (sola quota, sola pressione) possiamo sapere come agire (step 22) per eseguire la giusta taratura. Per quanto possa essere modesto e semplice all'apparenza (step 2), esso nasconde una complessità non trascurabile (step 16), dovuta a circuiti elettronici integrati o alla cassa aneroide per quelli più datati (step 3). Per non parlare dei materiali alla base di queste connessioni (step 8), rese possibili solo grazie alla 2a rivoluzione industriale, che ha portato grandi progressi e scoperte in tanti campi. Strumenti come l'altimetro o il barometro furono realizzabili soprattutto grazie allo studio dei materiali (figlio sempre della rivoluzione industriale) che permise di approfondire il comportamento della materia (in particolare del silicio, step 26) in condizioni differenti da quelle dell'ambiente; questa fu la chiave di volta del progresso nell'elettronica.

                                                   urly.it/39tab

Già sul finire dell'800 vediamo la comparsa di questo strumento nella bibliografia (step 10) indice di un allargamento d'interesse non solo nell'ambito scientifico ma anche sociale, nel capire l'utilità e la funzione dello strumento; a conferma di ciò, Ngram Viewer (step 24) ci mostra l'andamento della frequenza con la quale la parola 'altimetro' e concetti simili ricorrono all'interno dei libri dal 1800 in poi. Questo interesse è massimo a cavallo delle guerre mondiali. É nel corso di questi anni che iniziano a comparire le prime normative stabilite dall'ICAO (step 23) per dare un'universalità a concetti come altitudine, QFE,.. e delle norme riguardo i parametri costruttivi dei dispositivi. Così come i primi brevetti (step 17), che si differenziano solo nel tipo di contatto creato tra camera aneroide e i terminali elettrici. Con la fine della guerra le cose iniziano ad avere un significato diverso, una propria realtà, spesso trascendente rispetto all'oggetto materiale. Proprio per questo le cose vengono associate ad un simbolo (step 6) che crea un collegamento tra il significante e il significato, oppure un vero e proprio marchio (step 20) quindi un simbolo che identifica non più un solo oggetto ma una cerchia di persone, aziende, proprietà e produzioni. Con l'inizio del XX secolo gli strumenti in particolare, trascendono dalla loro funzione, diventando opportunità commerciali, tramite pubblicità (step 13), film (step 12), si trasformano in possibilità di evasione dalla realtà e interpretazione del mondo (step 25); compaiono persino nei fumetti (step 21) in senso comico o satirico (che fa riflettere in qualche modo). Le analogie sono tante, lo abbiamo visto nell'abecedario (step 19), come da un singolo strumento si possa ricavare un intero alfabeto ad esso coniugato, o addirittura nell'antichità troviamo un mito su di esso (step 7) o sul suo funzionamento, questo per dirci che in qualche modo l'uomo affronta il suo processo evolutivo adattandosi di volta in volta alle situazioni. Oggi lo strumento è prodotto principalmente dalla Corno TMC (step 11), ma basta effettuare una semplice ricerca su google dello strumento per catapultarsi in un mondo di inserzioni pubblicitarie e cookies che ci offrono la più vasta gamma di altimetri, dai più costosi ai più professionali; siamo bombardati da numeri (step 15); l'era della globalizzazione ci offre tutto in un attimo, spesso facendoci dimenticare le vere origini degli oggetti e perché furono inventati ed utilizzati (step 27). L'altimetro senz'altro è stato uno strumento cruciale nello stabilire la superiorità aerea e quindi le sorti delle guerre; guerre che hanno portato la società ad essere quello che sono oggi, perciò per quanto possa essere sconosciuto o insignificante, esso fa parte della storia dell'evoluzione dell'uomo; e perciò con piacere, ho voluto dedicargli, tramite questo blog, quel minimo di attenzione che meritava.

 urly.it/39v8c

Approfitto di quest'ultimo post per ringraziare il professor Vittorio Marchis per l'opportunità che mi ha dato, tramite la preparazione di quest'esame e di questo blog, di comprendere non solo il significato delle parole e delle cose ma capirne la complessa e affascinante storia che c'è dietro, fatta di evoluzione, storia, economia, religione; Al di là dello strumento in sé, questo corso mi ha aiutato molto ad allargare il mio sguardo e a non fermarmi all'apparenza delle cose, perché è nulla in confronto al vero significato che esse nascondono.

STEP #27 - La mappa concettuale

 La mappa concettuale è la rappresentazione grafica della rete di relazioni tra più concetti, a partire da quello dall'iniziale. Ho voluto centrare questa mappa sullo strumento in esame, l'altimetro, ma si noti bene che al suo posto avremmo potuto inserire qualsiasi altro strumento caratteristico del periodo. La mappa è incentrata infatti sull' ambiente attorno al quale questi strumenti di bordo (e non solo) vengono sviluppati, quindi contesti bellico-politici, di sviluppo e benessere, volti al raggiungimento di un certo comfort per la società.

STEP #26 - La chimica e gli strumenti scientifici

Ciò che più si collega alla chimica del nostro altimetro è sicuramente il die (vedi post componenti). Un die, in elettronica digitale, è la sottile piastrina di materiale semiconduttore sulla quale è stato realizzato il circuito elettronico del circuito integrato, a sua volta realizzato attraverso un procedimento litografico. Il processo di produzione avviene su un substrato di silicio monocristallino con bassissimo numero di impurezze e difetti cristallografici.

Il silicio ha proprietà chimiche notevoli e molto importanti per l'industria elettronica. Nella fabbricazione dei dispositivi a semiconduttore, il silicio si usa in forma monocristallina perché i bordi di grano darebbero discontinuità e favorirebbero imperfezioni nella microstruttura del semiconduttore, come impurezze e difetti cristallini, che possono alterare le proprietà elettroniche locali del materiale, e avere quindi conseguenze sulla funzionalità e affidabilità dei dispositivi. Senza la perfezione del cristallo, sarebbe impensabile costruire i circuiti integrati VLSI (figura in basso), in cui milioni (o miliardi, ormai) di dispositivi semiconduttori sono concentrati in una frazione di cm2, per realizzare per esempio un microprocessore. Per questo, l'industria elettronica ha investito massicciamente nelle tecniche di preparazione di monocristalli di silicio di grandi dimensioni.

Cella elementare del silicio: struttura cubica a facce centrate, passo reticolare 5,43071 Å.

                                     (https://it.wikipedia.org/wiki/File:Silicon-unit-cell-3D-balls.png)

Circuiti VLSI (Intel) preparati su un wafer di silicio monocristallino

Il silicio elementare grezzo ed i suoi composti intermetallici sono usati come integrali di lega per fornire maggiore resistenza ad alluminio, magnesio, rame ed altri metalli. Il silicio metallurgico con purezza 98-99% è usato come materia prima nella fabbricazione di resine di silicio ed organosilicio, guarnizioni ed olii. Chip di silicio sono usati nei circuiti integrati.

Altre proprietà silicio: https://www.lenntech.it/periodica/elementi/si.htm

STEP #25 - Cose personali

                                              Passato (Memento)

Il mio vecchio pallone da calcio, ogni volta che lo rivedo mi tornano alla mente non solo ricordi di bei momenti passati, ma anche vecchi amici, luoghi, emozioni e una voglia matta di tornare sul campo.

                                             Presente (Utensile)

L'oggetto che più rappresenta il mio presente è il mio fare è il mio accendino elettrico ricaricabile. Non è il classico accendino con gas e scintilla, ma utilizza interamente la corrente elettrica. Simbolo del progresso che irrompe nella vita quotidiana per migliorarla, ed è quello a cui mi sento chiamato io oggi.

                                                            Futuro (Amuleto)

Come amuleto ho scelto la collana in oro che porto sempre addosso, con un crocifisso e una targhetta con inciso il mio gruppo sanguigno. La loro funzione è premonitrice e in contrasto, ma servono a farmi affrontare le situazioni che mi si pongono avanti nel presente e offrono una soluzione anche per il futuro: la targhetta simboleggia il mio essere uomo sulla terra, fisico, carnale e come tale destinato a morire; il crocifisso invece simboleggia la vittoria sulla morte, offre una chiave di lettura della vita all'insegna dell'amore e della felicità, e come esse siano in grado di far vivere l'uomo in eterno. (vedi Cristianesimo) 

STEP #24 - Le parole nella storia

                            termini confrontati: altimetro, quota, altitudine.

In un primo momento, guardando solo il grafico storico di ricerca dello strumento, troviamo un primo picco agli inizi del '900, precisamente 1914, non a caso inizio della 1 guerra mondiale. All'epoca l'aviazione in generale non era ancora molto sviluppata e aggiornata, si stava ancora studiando come poter migliorare gli aerei e le strutture, ma già i primi altimetri comparivano su questi aerei. Un secondo picco lo troviamo in corrispondenza della 2 guerra mondiale, con un maggiore impatto dell'aviazione nella guerra e altimetri inseriti anche nelle bombe.

Il massimo invece raggiunto dalle ricerche è recente, 2016, correlato probabilmente al devastante numero di incidenti aerei avvenuti in quell'anno, parte dei quali collegati anche a malfunzionamenti della strumentazione di bordo, altimetro compreso.

Facendo un paragone con termini collegati al nostro strumento, notiamo come 'altitudine' sia già un concetto più cercato (prima si comprende il concetto, poi lo strumento che lo misura), soprattutto sul fine dell' 800 dove abbiamo l'esplosione industriale anche nel settore aeronautico.

Invece, con 3 ordini di grandezza superiore, c'è il termine più scientifico 'quota', usato propriamente in campo avionico, fa sembrare gli altri due termini a confronto rette schiacciate sullo 0. Anch'esso esplode durante la 2 guerra mondiale.

STEP #23 - La normativa

Il codice Q (ICAO Abbreviation and Codes Doc. 8400/4) da significato alle espressioni simboliche QFE, QFF, QNE e QNH con cui sono denominati internazionalmente i quattro parametri altimetrici.

Definizioni:

-altezza: distanza verticale tra un livello, un punto o un oggetto assimilato ad un punto, ed un dato di riferimento;

-altitudine: distanza verticale tra un livello, un punto o un oggetto assimilato ad un punto, ed il livello medio del mare;

-elevazione: distanza verticale tra un punto o un livello sulla superficie terrestre ed il livello medio del mare (in alternativa ad elevazione può essere impiegato il termine altitudine topografica).

-QFE: valore di pressione (di norma espresso in hPa) da inserire nella subscala dell’altimetro di bordo di un aeromobile, affinchè l’altimetro tarato secondo l’atmosfera tipo ICAO, indichi un’altezza zero nel caso in cui l’aeromobile stazioni all’elevazione dell’aeroporto. In virtù del principio di funzionamento degli altimetri possiamo concludere che il QFE coincide con il valore di pressione atmosferica relativo all’elevazione dell’aeroporto. Per QFE di una stazione meteorologica non aeroportuale si intende in maniera estensiva, il valore della pressione atmosferica vera del barometro a mercurio ubicato nella stazione medesima.

-QFF: valore di pressione (di norma espresso in hPa) ricavato, secondo un algoritmo matematico, dal valore della pressione atmosferica vera rappresentativo del punto posto in verticale alla stazione al livello medio del mare. Il QFF è tuttora utilizzato per riportare il valore della pressione sulle carte meteorologiche al suolo delle stazioni del Servizio Meteorologico dell’A.M. il cui pozzetto barometrico non superi di oltre i 500 metri il livello medio del mare.

-QNE: valore, in metri o piedi, letto sull’altimetro di bordo di un aeromobile, avendo inserito nella subscala dell’altimetro, tarato secondo l’atmosfera tipo ICAO, il valore di 1013.2 hPa e trovandosi l’aeromobile al suolo, all’elevazione dell’aeroporto.

-QNH: valore di pressione (di norma espresso in hPa) da inserire nella subscala dell’altimetro di bordo di un aeromobile, affinchè l’altimetro tarato secondo l’atmosfera tipo ICAO, indichi l’elevazione dell’aeroporto, qualora l’aeromobile si trovi al suolo su tale punto.

Altra normativa a cui poter fare riferimento è la ISO/IEC 17025, norma che esprime i "Requisiti generali per la competenza dei laboratori di prova e di taratura".

STEP #22 - Un manuale d'uso

Condizioni preliminari

1) Normalmente un altimetro, se pur non essendo esattamente tarato, serve in qualche modo quando si conosce esattamente la quota del luogo dove ci troviamo. In questo caso, basta riportare sull'altimetro il dato del punto conosciuto, naturalmente solo quando si è fermi da qualche minuto per dar tempo allo strumento di adattarsi alle nuove condizioni.

 

2) Un altimetro funziona abbastanza perfettamente, per un ciclo di qualche giorno, se oltre ad essere tarato in funzione delle pressioni e delle altezze riferite al livello del mare o al livello del posto, si considerino anche i fattori di variabilità ambientale (es. modo di uso, esposizione alle temperature, umidità e sbalzi di pressione quotidiana).

Situazioni operative

1 - Conoscenza della sola quota

La prima situazione in cui ci si trova facilmente è quella in cui l'altimetro non è stato tarato, ma si conosce la quota e posizione del posto. A questo punto l'unica soluzione è quella di regolare l'altimetro sulla stessa quota geografica. ESEMPIO: consideriamo un punto Base di partenza con una quota relativa al livello del mare di 500 metri; si va ad operare sul pulsante di sblocco del nostro strumento, che potrebbe essere quello più comune di tipo digitale con orologio, per riportarlo alla stessa quota di 500 metri. Fatto ciò, siccome l'altimetro segna anche la pressione barometrica, contemporaneamente si avrà anche una pressione atmosferica di riferimento  (normalmente è quella riferita a livello del mare). Tuttavia è ovvio che ci potremmo trovare di fronte a diversi valori di pressione tra altimetri non perfettamente tarati.

2 - Conoscenza del valore di pressione atmosferica

Collegandovi tramite internet al portale dell'Aeronautica Militare, nella sezione Meteo si trovano tutti i dati necessari riguardo la propria quota sia le pressioni riferite al livello del mare (QNH) e quelle relative al livello del terreno (QFE ) (si può anche chiedere alla stazione meteo più vicina).

ATTENZIONE, ogni volta che si chiede direttamente il valore di pressione ad un ufficio meteo aeroportuale, bisogna controllare se il valore trasmesso è quello riferito a livello mare (QNH) oppure quello della quota della stessa stazione di rilevamento (QFE o QFF).

Una volta conosciuto il valore di pressione a livello del mare (QNH) ed inserito nell'altimetro, dovrebbe risultare la quota esatta in cui ci si trova, se l'altimetro funziona automaticamente o non presenta errori.

Se non è così, perché alcuni altimetri possono avere regolazioni indipendenti, si deve regolare anche la quota sul valore esatto conosciuto. In questo modo, si ha quindi una taratura precisa.

3 - In mancanza di valori precisi

Per ultimo, supponiamo di non conoscere la quota del posto; dobbiamo regolarci in maniera empirica.

Il modo più semplice è quello di inserire il livello zero nell'altimetro e controllare anche la pressione atmosferica risultante. Partendo dal valore zero ci si rende conto del progredire della quota durante tutta l'escursione. Al ritorno, se la pressione atmosferica durante la giornata non è cambiata, si ritroveranno gli stessi valori di partenza, compreso lo zero di quota. Se tuttavia durante il percorso c'è stato un forte cambiamento di tempo, ad esempio in peggioramento, l'altimetro registrerà una quota superiore a quella di partenza; viceversa inferiore se le variazioni meteo si sono modificate in meglio.

In ogni caso ed in condizioni di normalità, durante il percorso si potrà considerare quanto si è alti dal punto di partenza ed in quanto tempo si è percorso un certo dislivello.

spiegazione: https://www.youtube.com/watch?reload=9&v=mCKmpKVUuZQ