Fatti Rapidi

• I radiometri acustici utilizzano onde sonore, non la luce, per creare movimento in una camera sigillata.
• L’esperimento di Ben Krasnow ha fatto ruotare delle pale con rumore bianco a 130 decibel, rivelando la forza della pressione acustica.
• Le pale del dispositivo avevano della schiuma su un lato per assorbire il suono, causando uno squilibrio di pressione e la rotazione.
• I test con diversi gas hanno mostrato che l’aria funzionava meglio, evidenziando il legame con il design standard degli altoparlanti.
• Gestire il calore degli altoparlanti era fondamentale; il surriscaldamento poteva distruggere l’attrezzatura durante i test ad alto volume.

Svelare la rotazione: una nuova prospettiva sulla scienza del radiometro

Immagina una minuscola girandola che ruota all’interno di una cupola di vetro, le sue pale che si muovono misteriosamente alla luce. Per oltre un secolo, il radiometro di Crookes - una curiosità vittoriana - ha affascinato scienziati e appassionati. La maggior parte credeva che ruotasse grazie alla delicata spinta della luce solare. Ma la vera storia riguarda più il caos molecolare che i raggi di luce: le differenze di temperatura fanno sì che le molecole d’aria rimbalzino più forte su un lato di ogni pala, spingendo il dispositivo in movimento.

Entra in scena Ben Krasnow, un moderno inventore che si è chiesto: e se sostituissimo la luce con il suono? Il risultato è un radiometro acustico fai-da-te, un dispositivo che trasforma un fragoroso rumore in una rotazione visibile. Diversamente dal radiometro di Crookes, alimentato dal calore, la versione acustica sfrutta la pressione fisica delle onde sonore.

Magia tecnica: come il suono si trasforma in rotazione

L’allestimento di Krasnow è tanto ingegnoso quanto accessibile. Utilizzando pale in alluminio tagliate al laser, ciascuna con uno strato di schiuma fonoassorbente su un lato, le ha montate su un cuscinetto a gioiello - un minuscolo perno a basso attrito recuperato da un vecchio voltmetro. L’intero assemblaggio fluttuava sopra quattro altoparlanti all’interno di una camera ermetica. Quando il rumore bianco a 130 decibel (più forte di un motore a reazione) veniva sparato verso l’alto, il lato con la schiuma assorbiva il suono, mentre il lato metallico lo rifletteva. Più pressione sonora colpiva il metallo, spingendo le pale e facendo ruotare il rotore.

Fondamentale: quando la schiuma veniva spostata sull’altro lato, la direzione della rotazione si invertiva - una prova chiara che era la pressione acustica, e non qualche subdolo flusso d’aria, a produrre l’effetto. Questo esperimento mette in luce una forza spesso trascurata: la pressione di radiazione. Mentre la radiazione elettromagnetica (come la luce solare) produce una spinta minuscola, le onde acustiche esercitano una forza molto maggiore nel nostro mondo quotidiano.

La scommessa del gas: perché vince l’aria

Un gas diverso potrebbe migliorare le prestazioni? Krasnow ha provato idrogeno, elio, anidride carbonica e persino il pesante esafluoruro di zolfo. Sorprendentemente, nessuno ha eguagliato la semplice aria. Il motivo: gli altoparlanti sono progettati per muovere l’aria in modo efficiente, non gas esotici. Questa scoperta suggerisce la natura complessa e talvolta controintuitiva della fisica applicata - a volte la soluzione più semplice è la migliore.

Gestire i rischi tecnici non è stato facile. Il suono intenso rischiava di fondere le bobine degli altoparlanti. Krasnow monitorava la resistenza dei fili, usandola come indicatore della temperatura, e riduceva la potenza prima che le cose si surriscaldassero troppo. È un promemoria che, nel mondo della fisica sperimentale, il confine tra ingegno e distruzione è sottilissimo.

WIKICROOK

• Radiometro: Un radiometro è un dispositivo che misura la pressione di radiazione o il trasferimento di energia ruotando quando esposto alla luce o ad altra energia elettromagnetica.
• Pressione di radiazione acustica: La pressione di radiazione acustica è la piccola forza che le onde sonore esercitano sulle superfici, a volte abbastanza forte da muovere o manipolare oggetti minuscoli.
• Cuscinetto a gioiello: Un cuscinetto a gioiello è un perno in pietra dura usato in dispositivi di precisione per ridurre l’attrito e l’usura, consentendo movimenti fluidi e accurati.
• Decibel (dB): Un decibel (dB) è un’unità che misura l’intensità del suono o la potenza di un segnale su una scala logaritmica; 130 dB corrispondono al rumore di un motore a reazione.
• Rumore bianco: Il rumore bianco è un suono costante che contiene tutte le frequenze udibili, spesso usato per mascherare rumori indesiderati, proteggere la privacy e favorire il rilassamento o il sonno.