La fontana intelligente, l’exhibit interattivo del POST che muta il suo comportamento tra il giorno e la notte.

La fontana intelligente

Night and Day è il nuovo exhibit interattivo del POST, inaugurato sabato 24 gennaio 2015 in Piazza del Melo!

Il nome Night and Day evidenzia l’orginale caratteristica di mutare la modalità di funzionamento, e quindi il contenuto divulgativo, tra il giorno e la notte.

Il nome dell’exhibit  si ispira alla celebre canzone Night and day composta da Cole Porter nel 1932 e interpretata tra gli altri da Frank Sinatra e Ella Fitzgerald. Questa è una recente versione proposta dagli U2.

L’exhibit rimanda al concetto di città intelligente  in quanto, attraverso i sensori di cui è dotato, percepisce la presenza dei visitatori e adatta il suo funzionamento per sviluppare un’esperienza divulgativa.

Di giorno è possibile osservare:

LA PRESSIONE IDROSTATICA

L’EFFETTO ECO

… e di notte:

LA RIFRAZIONE DELLA LUCE

GLI OGGETTI INTELLIGENTI e LA SMART CITY

 

Pressione idrostatica

pres idrLe molecole d’acqua esercitano una forza su quelle sottostanti per effetto della forza di gravità. La forza che si esercita sull’acqua che sta uscendo dal contenitore dipende dall’altezza dell’acqua che sta sopra e quindi dalla distanza tra il “pelo dell’acqua” e il foro da cui esce.

Piccole differenze tra queste distanze producono forze molto diverse: l’acqua che esce dalla cannella inferiore ha quindi una spinta molto maggiore di quella che esce dalla cannella superiore e quindi anche la distanza a cui tocca terra è molto diversa.

Questa forza si chiama in idraulica pressione idrostatica. La forza con cui l’acqua esce da una perdita in un acquedotto dipende dalla quota alla quale si trova.

Sempre per lo stesso principio fisico anche l’energia prodotta da una centrale idroelettrica dipende dalla differenza tra la quota a cui si trovano le turbine e il livello della superficie dell’acqua nella diga.


 L’eco

ecoQuando un’onda sonora incontra un ostacolo viene riflessa, inverte cioè la propria direzione, e torna a propagarsi raggiungendo anche chi l’aveva emessa.

Quando si parla ad alta voce in montagna la nostra voce viene riflessa dalla roccia e ci raggiunge alcuni secondi dopo.

L’eco si avverte solo quando il suono emesso e quello riflesso vengono uditi a distanza di almeno un decimo di secondo, il tempo necessario al suono per percorrere 34 metri.

Se l’ostacolo è più vicino di 17 metri (la metà di 34 metri poichè c’è un’andata e un ritorno) il nostro cervello non riesce a distinguere nettamente il suono originale e quello riflesso. Anche se non si sente l’eco in ogni caso l’ascolto risulta disturbato dal suono riflesso che in questo caso si chiama riverbero.

L’exhibit non si trova ad una distanza da voi maggiore di 17 metri e comunque non avrebbe una superficie riflettente così ampia da generare l’eco. Allora come mai si sente l’eco?

Il fenomeno in questo caso è generato elettronicamente: Il microfono trasforma il suono in segnale elettrico che viene memorizzato dai dispositivi elettronici, contenuti nella struttura, e trasmesso al diffusore acustico con un ritardo, scelto arbitrariamente, in modo da riprodurre l’effetto naturale.

Nell’ascolto della musica questi aspetti acustici assumono particolare importanza, ma anche quando ci si trova in una stanza lunga e vuota le pareti riflettono il suono e producono un fastidioso riverbero.

L’eco artificiale, come quello prodotto dall’exbit è invece alla base del frequente fenomeno del fischio che si produce quando il microfono si avvicina alla cassa acustica in un impianto di amplificazione. Tecnicamente questo si chiama effetto Larsen o feedback acustico, ma è più spesso noto con il nome di ritorno.

 

La rifrazione della luce

La luce è un’onda elettromagnetica e come tutte le onde, passando da un mezzo a un altro cambia la direzione nella quale viaggia.

rifrazioneIn questo caso la luce è emessa da un led che si trova al centro dello zampillo d’acqua. Quando arriva alla superficie di separazione tra acqua e aria viene deviata. Si osserva che fino a che l’angolo tra la direzione del raggio di luce e la perpendicolare alla superficie di separazione tra acqua e aria è più grande di circa 50°  la luce non riesce ad uscire e viene riflessa internamente all’acqua seguendone la traiettoria curvilinea.

Quando invece l’angolo diventa minore di 50° una parte della luce esce e si osserva che dopo pochi centimetri non c’è più luce all’interno dello zampillo d’acqua.

La legge che spiega questo fenomeno fu ricavata sperimentalmente dallo scienziato olandese Willebrord Snell nel 1621.

16 anni dopo anche il matematico francese René Descartes dimostrò teoricamente la legge di Snell.

La riflessione totale del raggio di luce che puoi osservare nello zampillo d’acqua è lo stesso fenomeno che avviene all’interno della guida d’onda dielettrica comunemente nota con il nome di fibra ottica.

La fibra ottica ha numerose applicazioni ma la più nota e diffusa è quella di consentire la trasmissione dei segnali digitali su lunghe distanze con perdite ridottissime. Anche le informazioni che si trovano su questa pagina web molto probabilmente ti arrivano dopo essere passate all’interno di una fibra ottica.

Per sperimentare anche tu la rifrazione puoi giocare con l’esperimento virtuale realizzato dall’Università del Colorado.

 

Oggetti intelligenti e smart city

La città intelligente, nota con il termine inglese smart city, è un modello urbano che incrementa l’efficienza dell’ambiente cittadino grazie all’impiego di tecnologie elettroniche in grado di rilevare, elaborare e trasmettere le informazioni in modo che l’ambiente si adatti a soddisfare le esigenze dell’uomo offeendo servizi con caratteristiche ottimizzate rispetto alle esigenze.

smart cityL’exhibit contiene tutti gli elementi alla base di un oggetto intelligente come quelli che compongono la smart city: sensori, capacità di elaborazione e attuatori. In questo caso il sensore che percepisce la presenza e la posizione del visitatore è un sensore di distanza. Funziona emettendo un raggio infrarosso, come quello prodotto da molti telecomendi della TV, e misurando il raggio riflesso dal visitatore. In questo modo produce un segnale elettrico proporzionale alla distanza del visitatore. Il segnale viene rilevato ed elaborato da un piccolo computer (Raspberry) che produce così i segnale che comandano l’accensione dei led.

La fontana aumenta quindi la sua luminosità in base alla presenza e alla distanza del visitatore.

Il colore della luce dipende dalla temperatura ambientale. Quando è più freddo l’exhibit produce una luce blu, quando è più caldo una luce rossa.

La vera sfida che si propone all’uomo nei prossimi anni è quella non solo di rendere intelligente e quinid più efficiente l’ambiente urbano ma soprattutto di interagire in modo “intelligente” con i dispositivi che la costituiscono sfruttandone al meglio le potenzialità.

Per far questo vanno sviluppate capacità di intuire immediatamente il funzionamento di quanto ci circonda. Come ci insegnano i bambini, che riescono a capire subito come funzionano i loro giochi senza leggere istruzioni, questa capacità si sviluppa riuscendo a immaginare, guidati dalle esperienze pregresse, dei piccoli esperimenti che consentono di comprendere come funziona l’oggetto con il quale abbiamo a che fare.

Il modello che si adotta in questi casi è tecnicamente definito come black box (scatola nera) e consiste nel associare a combinazioni di input le corrispondenti combinazioni di risultati prodotti disinteressandosi, in prima battuta, di quale sia il funzionamento dei dispositivi all’interno.

 

NIGHT AND DAY: UN PROGETTO APERTO

Un exhibit con le carattistiche di Night and Day, grazie alla flessibilità garantita dall’impiego dei dispositivi elettronici che contiene, può essere rinnovato e ampliato in qualsiasi momento con nuove funzionalità.

Dopo averlo provato e aver capito come funziona, anche tu sei in grado di immaginare cosa altro potrebbe fare.

Si potrebbe ad esempio collegarlo ad Internet o realizzare una app per il tuo smatphone per determinare quale comportamento adottare tra quelli predefiniti.

Invia la tua proposta sulla nuova funzionalità che vorresti implementare in questa fontana intelligente a progetti@perugiapost.it. Valuteremo la tua proposta e ne verificheremo la fattibilità.

Le proposte più interessanti saranno attuate nei prossimi mesi e magari sarai proprio tu con il tuo smartphone, passando davanti al POST, a scegliere con quale funzionalità interagire!

 

 

Lascia un commento

 

Il tuo indirizzo di posta non sarà pubblicato