I meccanismi e la meccanica

La meccanica, nell'antichità, era considerata una disciplina riconducibile alla combinazione di sei "macchine semplici", il cui funzionamento era sempre ricoducibile a condizioni di equilibrio:
la bilancia a bracci eguali (libra), la leva (vectis), la taglia (trochlea), l'asse della ruota (axis in peritrochio), il cuneo (cuneus), e la vite (cochlea).

Un database di disegni di macchine dal Medioevo all'Età Barocca è consultabile all'indirizzo:

http://dmd.mpiwg-berlin.mpg.de/home

Una biblioteca elettronica delle fonti per la storia della meccanica è consultabile all'indirizzo:

Archimedes

Sino al Rinascimento esisteva una meccanica statica e ben poco si sapeva della dinamica (ossia del moto in relazione alle sue cause). La teoria dei meccanismi e la cinamatica ad essi collegata rimarrà alla base della meccanica sino al XIX secolo e intorno alle "macchine semplici" si sviluppò una grande quantità di altri dispositivi in grado di realizzare le forme di movimento, le più svariate. Di essi ampia rassegna è riportata nel sito:

http://kmoddl.library.cornell.edu/

Galileo Galilei (Pisa 1564 - Arcetri 1642)

Biografia: http://it.wikipedia.org/wiki/Galileo_Galilei

Nel 1592, per interessamento di Guidobaldo del Monte, ottiene un contratto triennale all'Università di Pisa, ma il lavoro non lo soddisfa. Dop la morte del padre si trasferisce a Padova, dove si tratterrà dal 1592 al 1610, come professore di "matematiche": inizialmente insegna Fortificazioni. Dei suoi corsi di Fortificazioni restano alcune trascrizioni delle lezioni a cura di alcuni suoi allievi. Indi insegna Meccanica, e a seguito di queste esperienze didattiche, rinnovando la disciplina del suo maestro, pubblica il libro: Le mecaniche (1599). Durante gli anni al servizio della Serenissima si impegna anche a risolvere importanti questioni pratiche di immediata utilità civile e militare. Nel 1606 pubblica Le operazioni del compasso geometrico e militare.
Nel 1638 pubblicherà i Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze attenenti alla mecanica & i movimenti locali in cui appaiono importanti considerazioni intorino a una scienza della meccanica ormai completamente rinnovata. Questo il famoso passo in cui si argomenta sulla resistenza dei materiali e sulla non linearità dei fenomeni fisici.

"Or vegghino come dalle cose sin qui dimostrate apertamente si raccoglie l'impossibilità del poter non solamente l'arte, ma la natura stessa, crescer le sue macchine a vastità immensa: sì che impossibil sarebbe fabbricar navilii, palazzi o templi vastissimi, li cui remi, antenne, travamenti, catene di ferro, ed in somma le altre lor parti, consistessero; come anco non potrebbe la natura far alberi di smisurata grandezza, poiché i rami loro, gravati dal proprio peso, finalmente si fiaccherebbero; e parimente sarebbe impossibile far strutture di ossa per uomini, cavalli o altri animali, che potessero sussistere e far proporzionatamente gli uffizii loro, mentre tali animali si dovesser agumentare ad altezze immense, se già non si togliesse materia molto più dura e resistente della consueta, o non si deformassero tali ossi, sproporzionatamente ingrossandogli, onde poi la figura ed aspetto dell'animale ne riuscisse mostruosamente grosso: il che forse fu avvertito dal mio accortissimo Poeta, mentre descrivendo un grandissimo gigante disse:

"Non si può compatir quanto sia lungo,
Sì smisuratamente è tutto grosso.


"E per un breve esempio di questo che dico, disegnai già la figura di un osso allungato solamente tre volte, ed ingrossato con tal proporzione, che potesse nel suo animale grande far l'uffizio proporzionato a quel dell'osso minore nell'animal più piccolo, e le figure son queste: dove vedete sproporzionata figura che diviene quella dell'osso ingrandito. Dal che è manifesto, che chi volesse mantener in un vastissimo gigante le proporzioni che hanno le membra in un uomo ordinario, bisognerebbe o trovar materia molto più dura e resistente, per formarne l'ossa, o vero ammettere che la robustezza sua fusse a proporzione assai più fiacca che ne gli uomini di statura mediocre; altrimente, crescendogli a smisurata altezza, si vedrebbono dal proprio peso opprimere e cadere. Dove che, all'incontro, si vede, nel diminuire i corpi non si diminuir con la medesima proporzione le forze, anzi ne i minimi crescer la gagliardia con proporzion maggiore: onde io credo che un piccolo cane porterebbe addosso due o tre cani eguali a sé, ma non penso già che un cavallo portasse né anco un solo cavallo, a se stesso eguale.


Delle opere segnate in grassetto è disponibile un e_book sul sito Liber-Liber.

Argomenti delle lezioni

LU 08.2.18 Introduzione al Corso. La storia e la memoria. La scrittura e il documento

VE 08.2.22 I popoli senza scrittura. Le culture tacite. Il mondo antico e i miti della tecnica.

LU 08.2.25 La tecnica del caso, la tecnica dell’artigiano, la tecnica del tecnico (J. Ortega y Gasset). Techné e Ars.

VE 08.2.29 Il mondo dei Greci e dei Romani: Vitruvio, Frontino, Vegezio.

LU 08.3.3 La cultura alessandrina: i veteres mathematici, Archita, Erone, Pappo.

VE 08.3.7 Il Medioevo: la tecnologia nei monasteri, le tecnologie militari

LU 08.3.10 Arsenali e cantieri: il “caso” Brunelleschi.

VE 08.3.14 Il Rinascimento delle macchine: da Francesco di Giorgio a Leonardo da Vinci

LU 08.3.17 Una cultura in rinnovamento: dal Medioevo al Rinascimento delle macchine

VE 08.3.28 La Nuova Scienza: la “Nuova Atlantide”: di Francesco Bacone e le Meccaniche di Galileo Galilei

LU 08.3.31 La cultura tecnica dell’Età Barocca. I “Teatri di Macchine”: da Jacques Besson a Jacob Leupold.

VE 08.4.4 Standardizzare e organizzare: Accademie e Arsenali: dal calibro dei cannoni alla normativa tecnica-

VE 08.4.11 La tecnologia nell’Encyclopédie.

LU 08.4.14 La rivoluzione industriale è tessile: da John Kay a Gaetano Bonelli La rivoluzione industriale e l’istruzione tecnica: dalle scuole operaie ai politecnici

VE 08.4.18 La “promozione della industria”: le Esposizioni industriali.

LU 08.4.21 Nuovi metodi di costruzione: calcestruzzo armato, ferro e vetro. Lord Brunel, Gustave Eiffel, Hennebicque,...

LU 08.4.28 L’innovazione industriale e la sua “protezione”: privilegi industriali e brevetti.

LU 08.5.5 La rivoluzione industriale: nuovi scenari economici e conflitti sociali: da Adam Smith a Karl Marx.

VE 08.5.9 I trasporti ferroviari: dalla Stockton-Darlington alla TAV.

LU 08.5.12 Il calcolo automatico: da Charles Babbage a Bill Gates

VE 08.5.16 Nuove tecnologie belliche: da Giovanni Cavalli a Enrico Fermi

LU 08.5.19 Le telecomunicazioni: da Claude Chappe a Guglielmo Marconi

VE 08.5.23 La chimica: da Amedeo Avogadro a Giulio Natta

LU 08.5.26 L’aeronautica e la conquista dello spazio: da Almerico da Schio a Wernher von Braun

VE 08.6.30 La tecnoscienza e i nuovi paradigmi: Large Systems & Big Science

Marco Vitruvio Pollione

Marco Vitruvio Pollione fu un architetto e ingegnere che visse nel I secolo a.C., contemporaneo di Cesare e Cicerone. E' famoso per il suo trattato De Architectura che fu composto fra il 27 e il 23 a.C. Il testo di cui noi disponiamo è frutto probabilmente di numerose elaborazioni e integrazioni avvenute durante le trascrizioni medievali: citato da Frontino e da molti altri non ci è pervenuto nell'originale ma in una serie di manoscritti datati fra il lX e la fine del Xlll secolo. Il De Architectura, a partire dal Cinquecento fu oggetto di numerose traduzioni ed edizioni a stampa, una delle prime, a cura di Cesare Cesariano (1521), e la più famosa di Daniele Barbaro, che lo integrò di numerosi suoi commenti e lo arricchi di illustrazioni (Venezia 1567). Una moderna traduzione è stata pubblicata dall'Editore Studio Tesi di Pordenone.

Il trattato è diviso in dieci libri che contengono il sapere necessario alla professione dell'ingegnere/architetto e che costituiscono in sintesi una summa delle discipline tecniche:

Libro 1: Introduzione all'Architettura. La scelta dei luoghi. Gli elementi della Geometria.

Libro 2: La Storia e la Filosofia del costruire. Gli elementi del costruire: mattoni, pietre, sabbia, calce, pozzolana. i legnami. La costruzione dei muri.

Libro 3: Gli ordini architettonici e i canoni del costruire. Le fondazioni e le colonne.

Libro 4: I templi.

Libro 5: Gli edifici pubblici: il foro, i teatri, la basilica. Elementi di Armonia musicale. Acustica architettonica.

Libro 6: Geografia ambientale. Le misure degli edifici.

Libro 7: I terrazzi, i muri, gli intonaci. Tecnica e preparazione dei colori.

Libro 8: l'Idraulica: reperimento delle risorse e conduzione delle acque.

Libro 9: La misura del territorio. Nozioni di Geometria. La misura del tempo e nozioni di Astronomia

Libro 10: La macchina. Le macchine da cantiere. Le macchine idrauliche. Le macchine da guerra. L'organo musicale.

Filippo Brunelleschi

Arnolfo di Cambio aveva costruito il Duomo di Firenze, ma non era riuscito, viste le dimensioni, a costruire la cupola.

Filippo Brunelleschi (Firenze 1377 - 1446) , quando vinse (in competizione con Lorenzo Ghiberti) l'incarico di costruire la cupola di Santa Maria del Fiore a Firenze dovette affrontare subito il problema di come costruirla senza far uso della centina. Era già noto il sistema della "spinapesce" per costruire cupole (polisferiche) ma questo era applicabile soltanto a piccole strutture perché la sfericità della cupola e l'esatta sua simmetria doveva essere controllata direttamente, in loco, facendo uso di canne e di altri strumenti. Il metodo però consentiva di costruire la cupola, dall'esterno: i mattono disposti in varie file ricevevano stabilità dalla presenza dei mattoni posti "di coltello" e quindi sisposti in modo che gli altri (messi di piatto) non

Brunelleschi conscio dell'importanza della "misura" e dei suoi "strumenti" e che il ruolo dell'architetto (tecnico) fosse quesllo di "saper far fare", ideò un metodo per verificare l'esattezza della posizione dei mattoni che dovevano risultare "in proiezione" verticale disposti lungo curve predeteriminata. Ciò evitava che la cupola sorgesse sghemba.

La verifica del progetto, in corso d'opera, faceva ricorso a uno strumento perfezionato dallo stesso Brunelleschi: il gualandrino, uno strumento capace di misurare e verificare la posizione delle vele della cupola, e quindi anche l'esattezza della disposizione dei mattoni.
In questo modo fu possibile costruire la cupola con esattezza anche senza una centina di riferimento diretto.

Modello ricostruito della cupola, in fase di esecuzione, in cui è possibile osservare la disposizione dei mattoni secondo le "corde blande". La loro esatta disposizione fu possibile per mezzo del gualandrino. Sono pure visibili i mattoni ("madonne") posti in verticale a sostegno dei corsi orizzontali.

Gli ingegneri del Medioevo

Nel Taccuino (1260 ca.) Villard de Honnecourt pone le basi dell'ingegneria moderna.

Di essa sono caratteri essenziali:
la force de maçonnerie (la consistenza delle strutture in pietra)
les engiens (le macchine da cantiere)
la portaiture (il disegno)
li ars de jometrie (la geometria)

Questa la sua "dedica":
"Villard de Honnecourt vi saluta e prega tutti coloro che lavoreranno sulle macchine di questo libro, di pregare per la sua anima e di ricordarsi di lui, poiche' in questo libro si possono trovare buoni consigli sulla grande arte delle costruzioni e sulle macchine di carpenteria; e troverete in esso l'arte del disegnare, i fondamenti, cosi' come li richiede ed insegna la disciplina della geometria ."

Il Taccuino costituisce un primo vero manuale di ingegneria civile: Villard si rende conto che il tecnico deve poter trasferire il proprio sapere non più solo per diretta esperienza, ma soprattutto codificando le procedure.

Il disegno emerge prorompente come nuovo linguaggio delle tecniche e perde il ruolo meramente estetico a commento di una cultura fatta solo di parole. Le parole sono didascalie. I disegni rappresentano figure umane ed animali; spesso si può assistere alla loro metamorfosi negli elementi strutturali di un edificio, di un campanile, di un rosone, di una colonna. La geometria diviene linguaggio e strumento unificante di forme; alla geometria si affianca l'arte del misurare e del riprodurre, e quindi del costruire. la tecnica è fatta di strumenti, di utensili, di accessori. Nelle pagine del taccuino si scoprono le procedure per misurare il diametro di una colonna inserita in un muro, quelle necessarie per calcolare l'altezza di una torre, per tracciare un arco, per tagliarne i conci, per armare un ponte. Si ha piena coscienza del valore progettuale della planimetria di una cattedrale, nello studio dell'incrocio delle volte. Emerge il gusto della modularità geometrica delle piastrellature, che richiamano gli azulejos arabi e che verranno più tardi riprese da Leonardo da Vinci. Si scopre la funzione dei pinnacoli e degli archi ramnpanti nella cattedrali gotiche. Tutto attraverso il linguaggio dei segni: l'essenziale linguaggio delle tecniche.

Il gotico è un "modus novus", un costruire "modernus" dove una conoscenza profonda della struttura permette di alleggelirla, lasciando in esercizio le sole "linee di forza. Ne risulta all'interno uno spazio "verticale" la cui solidità è assicurato dall'apparato di archi rampanti e guglie (che ne consolidano il "piede"), ma che non sono visivili dall'interno della gigantesca navata.

http://classes.bnf.fr/villard/feuillet/index.htm

http://classes.bnf.fr/villard

Con Villard de Honnecourt si iniza una importante serie di opere manoscritte che descrivono le macchine, il modo di costruirle e il loro impiego. Queste si possono considerare come le prime opere sistematiche di una scienza che solo più tardi sarà inserita entro i confini disciplinari dell'ingegneria: trattano di macchine da guerra, macchine idrauliche, strumenti scientifici e tecnologie edilizie.

Le pietre miliari si possono identificare nelle seguenti opere:

• Guido da Vigevano, Texaurus Regis Francie, 1340 ca.
• Anonimo, Manoscritto della Guarra Hussita, 1430 ca.
• Mariano di Jacopo detto il Taccola, De Ingeneis, 1433.
• Roberto Valturio, De Re Militari, 1450 ca.
• Francesco di Giorgio, Trattati di ingegneria civile e militare, 1480 ca.
• Leonardo da Vinci, Codice Madrid, 1493.

Con l'avvento della stampa, i trattati avranno una più larga diffusione: tra i molti si ricordano:

• Roberto Valturio, De Re Militari, Parigi, 1535 (edizione a stampa di un precedente Ms.)
• Vannoccio Biringucci, De la Pirotechnia, Venezia, 1540.
• Georgius Agricola, De Re Metallica, Basilea, 1556.

Istruzioni per l'uso

Gli studenti del Corso di Storia della tecnologia possono fare riferimento ai testi:

Vittorio MARCHIS, Storia delle macchine, Roma-Bari : Laterza, 2005.
Vittorio MARCHIS e Filippo NIEDDU, Materiali per la storia delle tecniche, Torino : Celid, 2004.

Requisiti minimi per gli studenti Erasmus e non di lingua madre italiana sono:
- i primi tre capitoli del testo: Storia delle macchine.
- il corso multimediale reperibile al sito:

http://corsiadistanza.polito.it/on-line/Storia_tecnologia/

Al termine del Corso sarà effettuato un accertamento scritto composto da 20-30 domande in forma chiusa e da 1-2 domande in forma aperta. Tale accertamento, se superato permetterà al massimo il conseguimento di una votazione di 25/30. La prova orale completerà l'esame e permetterà il conseguimento dei pieni voti. E' consigliabile arrivare alla prova orale con un approfondimento a scelta, sintetizzato graficamente su una tavola UNI A2/A3, con una mappa concettuale che evidenzi i punti salienti dell'approfondimento medesimo.

Temi di approfondimento:
(tali argomenti dovranno attarversare l'intero arco temporale trattato dal Corso e, in primis, dovranno dimostrare l'assimilazione dei temi trattati sia a lezione, sia sui libri di testo, nonché di quanto contenuto in questo blog)

1. L'ingegnere e le tecniche
2. Le rivoluzioni della tecnologia
3. La geografia della tecnologia
4. L'innovazione tecnologica
5. Il trasferimento della tecnologia
6. Tecnologia e territorio
7. Tecnologia e letteratura
8. Tecnologia e ambiente
9. Tecnologia e trasporti
10. Tecnologia ed energia
11. Tecnologia e risorse
12. Tecnologia e istituzioni
13. Tecnologia e scienza
14. Tecnologia e utopia
15. Tecnologia e politica
16. Tecnologia e guerra
17. Tecnologia e agricoltura
18. Tecnologia e infrastrutture
19. Tecnologia e artigianato
20. Tecnologia e industria
21. Tecnologia e servizi
22. Tecnologia e spettacolo
23. Tecnologia e comunicazione
24. Tecnologia e memoria
25. Tecnologia e musica
26. Tecnologia e matematica
27. Tecnologia e società
28. Tecnologia e città industriale
29. Tecnologia e viaggi
30. Tecnologia e materiali
31. Tecnologia e automazione
32. Tecnologia e misura
33. Tecnologia e divertimento
34. Tecnologia e fisica
35. Tecnologia e chimica