La Fotocamera e l’Aspirapolvere

Invenzioni Moderne

Fotocamera

In questi giorni di macchine fotografiche usa e getta, fotocamere digitali e telefoni cellulari con fotocamera, è difficile immaginare un tempo in cui la gente non riusciva a registrare i loro ricordi a colori con la semplice pressione di un pulsante. Prima del 1888, la fotografia era costosa e l’attrezzatura necessaria ingombrante. Ma poi George Eastman ha sviluppato roll film e brevettato la prima fotocamera portatile Kodak. La fotocamera è stata pre-caricata con pellicola, e dopo aver preso 100 esposizioni il proprietario ha inviato l’intera fotocamera alla Eastman Kodak Company, dove il film è stato rimosso e sviluppato. Kodak ha caricato la nuova pellicola nella fotocamera e ha inviato le immagini e la fotocamera al proprietario. In altre parole, lo slogan di Eastman ‘Tu premi il pulsante e noi facciamo il resto’ era molto preciso!

Una fotocamera può essere una macchina molto complessa con meccanismi di messa a fuoco, flash e altre caratteristiche, ma nella sua forma più elementare ha bisogno solo di tre elementi principali:

• Lente. La luce viene riflessa fuori di un oggetto in tutte le direzioni diverse. Una lente convessa piega i raggi di luce e li focalizza in modo che convergano in un unico punto. A quel punto, si forma una “immagine reale” capovolta e rovesciata dell’oggetto. (Si può vedere come una lente mette a fuoco la luce tenendo uno sopra un pezzo di carta bianca di fronte a una finestra. La luce del sole dovrebbe apparire sulla carta come un piccolo raggio luminoso.) Per scattare una foto, un obiettivo della fotocamera deve mettere a fuoco la luce che riflette la scena di fronte ad essa in una piccola area su una superficie sensibile alla luce.
• Materiale sensibile alla luce. In una fotocamera, l’obiettivo focalizza la luce in un punto sulla pellicola. Il film viene trattato con sostanze chimiche che subiscono una reazione chimica quando esposte alla luce, registrando così l’immagine. Poiché è sensibile alla luce, il film deve essere sviluppato in una stanza buia. Lo sviluppo comporta diversi passaggi e diversi tipi di sostanze chimiche prima di ottenere una foto pronta per il tuo album.
• Otturatore. Poiché il film è altamente sensibile alla luce, sarà rovinato se è esposto alla luce troppo a lungo. L’otturatore è la parte della fotocamera tra l’obiettivo e la pellicola – controlla quando e per quanto tempo la luce può raggiungere la pellicola. Quando si scatta una foto, l’otturatore si apre permettendo alla luce di colpire il film, quindi si chiude quasi immediatamente. Per quanto tempo l’otturatore rimane aperto (tempo di esposizione) dipende dalla sensibilità della pellicola e dalla quantità di luce presente. Nelle luminose giornate di sole, l’otturatore dovrà rimanere aperto per molto meno tempo rispetto alla notte.

Ci si potrebbe chiedere perché l’immagine reale è capovolta e invertita. Questo perché la luce che rimbalza dal fondo di un oggetto deve essere piegata verso l’alto dall’obiettivo e la luce dall’alto deve essere piegata verso il basso. Si incroceranno, quindi quando faranno l’immagine, sarà capovolta. La stessa cosa accade da un lato all’altro, motivo per cui anche l’immagine è invertita.

Il primo tipo di macchina fotografica è stata chiamata una camera oscura, che è latino per ‘camera oscura.”Consisteva in una stanza buia con un piccolo buco per far passare la luce. Il foro ha agito come una lente, perché ha permesso solo alla luce di entrare come un singolo fascio stretto; questo raggio ha prodotto un’immagine invertita di oggetti esterni sulla parete di fronte al foro. Dal momento che Aristotele menziona questo tipo di macchina fotografica nei suoi scritti, sappiamo che è stato utilizzato per visualizzare il sole già nel 300 AC! Alla fine la camera oscura è stato fatto da una grande scatola e aveva lenti per capovolgere l’immagine lato destro verso l’alto. Gli storici ritengono che artisti come Johannes Vermeer li usassero per visualizzare un’immagine della scena che volevano dipingere.

La camera obscura ha realizzato solo la metà di ciò che fa una fotocamera moderna: ha focalizzato la luce che si riflette sugli oggetti in un unico fascio stretto che ha prodotto un’immagine reale degli oggetti. Ma questo ha prodotto solo l’immagine; non l’ha registrata. Non è stato fino all’inizio del 19 ° secolo che gli scienziati hanno sviluppato lastre sensibili alla luce che potrebbero ricevere l’immagine. E i primi metodi non erano molto efficienti: le immagini fotografiche erano il risultato di 8 ore o più di esposizione alla luce. Alla fine un francese di nome Daguerre inventò il Dagherrotipo – un processo di fotografia su lastre di metallo. Il tempo di esposizione è stato notevolmente più breve-circa 10 a 20 minuti-ma ancora abbastanza a lungo per spiegare perché la gente non ha cercato di sorridere in quelle vecchie fotografie! Attraverso gli sforzi di molte persone diverse, il tempo di esposizione è stato ridotto a pochi secondi dalla metà del 1800. Quando Eastman capito come rotolare il film in modo che potesse stare in una macchina fotografica a mano, la fotografia è diventato disponibile per le masse, e le macchine fotografiche sono stati indispensabili da allora!

La tecnologia della fotocamera continua ad avanzare. Le fotocamere digitali di oggi eliminano del tutto la pellicola. La luce è focalizzata su un semiconduttore che la registra elettronicamente, invece che chimicamente come fa la pellicola. Poi gli impulsi elettronici vengono convertiti in 1s e 0s del linguaggio informatico, producendo un’immagine composta da piccoli punti colorati, o pixel. Queste immagini possono essere facilmente modificate, ridimensionate, inviate via e-mail o caricate su siti web.

Vuoi rendere la tua camera oscura? Si chiama anche una telecamera a foro stenopeico, e si può fare uno con questo progetto scientifico.

Aspirapolvere

Immagina di voler aspirare i tuoi tappeti nei primi anni del 20 ° secolo. Dovresti chiamare un servizio di aspirazione porta a porta, che manderebbe un’enorme macchina trainata da cavalli a casa tua. I tubi verrebbero alimentati attraverso le finestre, attaccati al vuoto alimentato a benzina all’esterno della strada. Non molto conveniente, giusto? E quando il primo vuoto elettrico portatile è stato inventato nel 1905, pesava 92 libbre also anche non molto conveniente!

Gli aspiratori hanno subito molte modifiche nel corso degli anni, passando da semplici spazzatrici a macchine ad aspirazione elettrica ad alta potenza. L’aspirapolvere come lo conosciamo è stato inventato da James Murray Spangler nel 1907. Ha usato un vecchio motore del ventilatore per creare aspirazione e una federa su un manico di scopa per il filtro. Ha brevettato il suo ‘spazzatrice di aspirazione,’ ma subito dopo che, William H. Hoover ha acquistato il suo brevetto e ha iniziato la società Hoover per la produzione di aspirapolvere. La prova gratuita di dieci giorni di Hoover e le vendite porta a porta hanno presto messo gli aspirapolvere nelle case di tutto il paese. Nel corso degli anni Hoover ha aggiunto componenti (come il’ beater bar’) per rimuovere lo sporco nel tappeto in modo che il vuoto potesse aspirarlo.

Gli aspirapolvere funzionano a causa del principio di Bernoulli, che afferma che all’aumentare della velocità dell’aria, la pressione diminuisce. L’aria fluirà sempre da un’area ad alta pressione a un’area a bassa pressione, per cercare di bilanciare la pressione. Un aspirapolvere ha una porta di aspirazione dove l’aria entra e una porta di scarico dove l’aria esce. Una ventola all’interno del vuoto forza l’aria verso la porta di scarico ad alta velocità, che abbassa la pressione dell’aria all’interno, secondo il principio di Bernoulli. Questo crea aspirazione-l’aria ad alta pressione dall’esterno del vuoto si precipita attraverso la porta di aspirazione per sostituire l’aria a bassa pressione. L’aria in entrata porta con sé sporco e polvere dal tappeto. Questo sporco è intrappolato nel sacchetto filtro, ma l’aria passa attraverso il sacchetto e fuori lo scarico. Quando la borsa è piena di sporco, l’aria rallenta, aumentando la pressione. Ciò riduce la potenza di aspirazione del vuoto, motivo per cui non funzionerà anche quando la borsa è piena.

Crea un aspirapolvere

Un aspirapolvere è in grado di aspirare lo sporco dal tappeto perché l’aria ad alta pressione dall’esterno scorre verso l’aria a bassa pressione all’interno. In un vuoto elettrico, un ventilatore fa sì che l’aria all’interno del vuoto si muova rapidamente, il che abbassa la pressione dell’aria, causando l’aspirazione. L’aria ad alta pressione dall’esterno del vuoto viene aspirata per sostituire l’aria a bassa pressione, portando sporco e polvere con esso per essere catturati nel sacchetto filtro.

In questo progetto è possibile realizzare un aspirapolvere a pompa manuale che altera la pressione dell’aria al suo interno e crea aspirazione utilizzando un pistone anziché un ventilatore. Seguire la procedura per rendere il vostro vuoto, quindi leggere la spiegazione di come funziona! Un adulto dovrà aiutare con il taglio.

di che Cosa Avete Bisogno:

• 2-litro di soda di plastica bottiglia
• Ping-pong
• lama di Rasoio, box cutter o forbici affilate
• Nastro
• Filo
• Carta
• carta Velina

che Cosa fa:

1. Tagliare il fondo della bottiglia di soda a circa 1/3 della strada dalla base. Ora tagliare una fessura lungo un lato del terzo inferiore della bottiglia-questo vi permetterà di farlo scorrere all’interno della parte superiore della bottiglia in modo che possa agire come un pistone.

2. Tagliare una striscia di carta 6’x3′ e piegarla a metà longitudinalmente per una maggiore resistenza. Nastro ogni estremità di questa striscia sul fondo della bottiglia per fare una maniglia per il pistone.

3. Nella parte superiore della bottiglia, tagliare un foro da 3/4 di pollice circa 1-1 / 2 pollici sotto il collo. Questo foro porterà al sacchetto filtro.

4. Fare un sacchetto filtro per il vostro vuoto con un 6’x4′ pezzo di carta velina. Piegare il rettangolo di carta a metà e nastro i lati per fare una borsa. Nastro questo sopra il foro che hai fatto vicino al collo della bottiglia.

5. Nastro un’estremità del filo alla pallina da ping-pong. Metti la palla nella parte superiore della bottiglia. Alimentare l’estremità libera del filo attraverso la bocca della bottiglia e fissarla all’esterno della bottiglia in modo che la pallina da ping-pong appenda leggermente sotto il collo.

Come funziona questo aggeggio che hai appena fatto? Spingere la parte inferiore della bottiglia nella parte superiore, quindi tirarla indietro bruscamente. Questo diminuisce la pressione dell’aria all’interno della bottiglia, perché ora c’è uno spazio più grande per la stessa quantità di aria. L’aria a bassa pressione all’interno della bottiglia crea aspirazione, tirando in aria ad alta pressione dall’esterno attraverso la bocca. Ora spingere il pistone indietro; questo comprime l’aria e aumenta la pressione, quindi l’aria scorre di nuovo fuori dalla bottiglia. La pallina da ping-pong funziona come una valvola – quando si spinge il pistone, costringe la palla nel collo della bottiglia in modo che l’aria esca attraverso il foro con il sacchetto filtro, piuttosto che uscire attraverso la bocca.

Ora metti il tuo vuoto al lavoro! Prova a succhiare briciole di pane o palline di carta. Quando si tira il pistone fuori, essi saranno risucchiati nella bottiglia, e quando si spinge il pistone in, essi saranno costretti nel sacchetto filtro.

Esperimento per scoprire il modo migliore per utilizzare il vuoto bottiglia. Funziona meglio pompare rapidamente il pistone? Si dovrebbe tirare fuori il pistone più velocemente di quanto si spinge in su di esso? Riesci a pensare a idee per migliorare il design e l’efficienza del tuo vuoto? Dare loro una prova!

L’invenzione del forno a microonde

A volte le persone inventano cose perché stanno cercando di – hanno un’idea, e sperimentano modi per realizzarla. Altre volte le invenzioni accadono senza che nessuno pianifichi per loro; è così che è stato inventato il forno a microonde.

Durante la seconda guerra mondiale un certo numero di scienziati ha lavorato al miglioramento dei sistemi radar per gli aerei. Questi sistemi avevano bisogno di magnetron-tubi a vuoto che generano onde radio ad alta frequenza – e ne avevano bisogno molti. Ma a causa della loro complessità, potevano essere fabbricati solo ad una velocità inferiore a 20 al giorno. Poi Percy Spencer, un dipendente della Raytheon Company, ha elaborato un modo per semplificare il magnetron e aumentare la produzione. Grazie alle sue innovazioni, la produzione salì a 2.600 magnetron al giorno, aiutando notevolmente lo sforzo bellico.

Poco dopo la fine della guerra, Spencer scoprì accidentalmente un altro uso per i magnetron. Stava continuando la ricerca radar in un laboratorio Raytheon, e mentre si trovava di fronte a un magnetron si rese conto che il candy bar in tasca si stava sciogliendo. La sua curiosità si animò e testò rapidamente l’effetto del magnetron sui popcorn non spuntati. Quando i noccioli sono esplosi, sapeva che era davvero a qualcosa!

I magnetroni emettevano energia sotto forma di onde radio ad alta frequenza, chiamate microonde. (Scopri le onde radio e le radiazioni elettromagnetiche nel nostro articolo sull’energia.) A questa frequenza, le microonde passano attraverso vetro, ceramica e plastica, ma vengono assorbite da acqua, grassi e zuccheri. Questo assorbimento di energia “eccita” gli atomi e il cibo si riscalda.

Spencer e Raytheon iniziarono a sviluppare il forno a microonde e nel 1947 produssero la prima versione commerciale. Costava $5.000, pesava 750 libbre ed era alto 5’6′. Non solo, ma ha utilizzato un sistema di raffreddamento ad acqua che richiedeva l’installazione di impianti idraulici aggiuntivi ovunque fosse utilizzato il microonde. Come potete immaginare, non è stato un successo immediato.

Il successo potrebbe non essere stato immediato, ma in questo caso era inevitabile. Lo sviluppo continuo e i progressi tecnologici alla fine hanno prodotto le microonde piccole ed efficienti che abbiamo oggi in quasi tutte le case in America. E tutto è iniziato con un incidente appiccicoso e appiccicoso!

Per saperne di più!
Leggi Alexander Graham Bell, Thomas Edison e i fratelli Wright, oltre a creare la tua lampadina! Trova tutto questo nella nostra prima lezione di scienza moderna Invenzioni.