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Topolino e l'ultraghiaccio

Topolino e l'ultraghiaccio è una lunga storia scritta e disegnata da Romano Scarpa pubblicata per la prima volta nel 1967 su Topolino 596-597. [http://it.paperpedia.wikia.com/wiki/Topolino_e_l%27ultraghiaccio] e ripubblicata da poco nelle Grandi Storie Disney [http://www.romanoscarpa.net/2014/05/le-grandi-storie-disney-vol-16-topolino-e-lultraghiaccio]

In questa storia Topolino viene in contatto con il Prof. Neutron, un classico scienziato dei fumetti, abbastanza inetto nelle faccende quotidiane,
interessato solo alla scienza
e che usa come escalamazione "Isotopi", "Neutroni!", "Elettroni!" e così via.
Il dott. Neutron ha scoperto nell'Artide una nuova sostanza con delle caratteristiche molto particolari: prima di tutto, come abbiamo visto, è un eccezionale combustibile, poi emette luce e calore

tanto da permettere la vita a peperoncini e ravanelli, piuttosto inconsueti al Polo Nord ma forse sfuggiti dalla sottostante colonia di Pinguinia, che vive lì proprio grazie al clima tiepido generato da questo simil-ghiaccio
Il prof. Neutron riesce a scoprire la formula di quello che battezzerà "ultraghiaccio".
Dato che non esiste un elemento con simbolo "X", forse c'è solo un errore di trascrizione: quella "x" sta per un segno di moltiplicazione e il prof. Neutron ha scoperto che la cella elementare del cristallo di ultraghiaccio è composto da 5 molecole di diidrogeno triossido o trioxidane [http://en.wikipedia.org/wiki/Trioxidane] H
2
O
3
.
Comunque l'ultraghiaccio ha delle proprietà molto particolari. Oltre alla attività combustibile e di emissione di radiazioni, è capace di generare elettricità (però solo quando serve),

funziona anche come un eccezionale rinvigorente,

può generare "energia musicale" per far muovere i veicoli
aumenta le capacità intellettive

si auto-attrae,
ma è purtroppo instabile (come il trioxidase, del resto) e tende a distruggersi con una reazione a catena (per fortuna lenta).
Ma la qualità più interessante è che con l'ultraghiaccio si possono costruire delle "penne" (e cannoni) che generano raggi che possono bloccare altri oggetti
o anche bucarli.
Penso che abbiamo tutti riconosciuto molte delle proprietà dei laser, che in effetti sono stati sviluppati (al rubino e all'elio-neon) proprio nel 1960 [http://it.wikipedia.org/wiki/Laser]. E in effetti, subito dopo si mostra una tipica olografia
anche quella di gran moda negli anni '60 [http://it.wikipedia.org/wiki/Olografia].

In effetti, un fotone che abbia frequenza ν trasporta sia energia E= che quantità di moto p=hν/c, con h = 6.62606957(29)·10−34 J·s   (costante di Planck) e c = 3·108 m/s(velocità della luce). Però il problema è che non si può regolare in maniera indipendente la quantità di moto trasportata e l'energia, per cui, per evitare gli effetti termici, l'unica maniera è trovare una lunghezza d'onda tale che i fotoni "rimbalzino", come effettivamente sembrano fare nella figura seguente
In questa maniera, la pressione di radiazione raddoppia e i fotoni non vengono assorbiti (per parlare in termini classici). Tuttavia, laser o no, il buon Pinky Panky (il pinguino) non può sfuggire alla terza legge di Newton, e quindi dovrebbe avvertire sulla penna il "rinculo" della quantità di moto emessa, ovvero metà della forza esercitata da Topolino (visto che quest'ultimo è fermo, la somma della forza di reazione del suolo -- quella con cui si sforza di andare avanti -- e di quella della penna dev'essere nulla). Una domanda interessante è la seguente: supponiamo di voler lanciareun razzo sospinto dalla pressione di radiazione di un laser posto a terra [http://it.wikipedia.org/wiki/Razzo_a_fotoni]. Ovviamente per aumentare la spinta conviene porre uno specchio sotto al razzo, così che l'impulso ricevuto raddoppia. Ma il razzo sta assorbendo energia dal fascio laser, mentre apparentemente i fotoni, rimbalzando sullo specchio, cambiano quantità di moto ma non energia. Come può funzionare il bilancio energetico?

Il fatto è che non è vero che i fotoni "rimbalzano" sullo specchio. In realtà i fotoni interagiscono con gli elettroni, vengono assorbiti e riemessi nella direzione giusta e in fase con la radiazione incidente per un processo simile all'emissione stimolata dei laser. Se la sorgente (gli elettroni) sono in movimento, ci sarà un effetto Doppler nella radiazione riemessa e la frequenza della radiazione riemessa sarà diversa da quella incidente, così che l'energia del razzo dipende proprio dalla differenza delle due frequenze secondo la formula E=hν.

Per finire, possiamo esaminare qlacuni aspetti legati alla corrente elettrica, che evidentemente non è familiare a Topolino (e al dott. Neutron):

Topolino è terrorizzato di "prendere la scossa" da una spina, cosa che effettivamente può succedere nel caso di una lavatrice (come sembra quella nella figura), perché il motore della lavatrice (soprattutto di quelle vecchie) è un motore asincrono [http://it.wikipedia.org/wiki/Motore_asincrono] che necessita di avere un certo sfasamento nella corrente alternata che alimenta gli avvolgimenti. Questo sfasamento è dato da un grosso condensatore elettrolitico

che, se carico, può dare una bella botta (esperienza diretta).

Quando il prof. Neutron collega l'ultraghiaccio alla rete
dice esplicitamente di usare un solo polo di uscita (e di entrata). Questo è veramente difficile! È possibile alimentare un apparato con un solo polo, ma se usiamo corrente alternata. Come sappiamo, in casa ci arrivano due fili, uno detto "fase" che porta appunto la corrente e uno, detto "neutro" per il ritorno. Di solito tutti gli apparecchi (per esempio una lampadina), sono colegati al neutro direttamente e alla fare attraverso l'interruttore, così che se l'interruttore è aperto si può cambiare la lampadina senza rischi perché l'attacco della lampadina non è sotto tensione. In alcuni case per esempio c'è un errore nel collegamento degli interruttori, che agiscono sul neutro e la lampadina rimane sempre collegata. Ovviamente la lampadina non si accede, ma può succedere che quelle a scarica emettano dei lampi intermittenti (molto deboli, si vedono al buio). Quello che può succedere è che la corrente alternata carica leggermente un condensatore finchè questo non scarica attraverso la lampada, sfruttando la capacità del condensatore come un "deposito" di carica.

A questo proposito ricordo una discussione divertente avuta in Messico, con il proprietario di una villetta che, essendo io fisico, mi domandò perché mai ci volevano due fili per alimentare le lampadine, dato che in casa ne entrava uno solo. All'inizio pensai che volesse avere spiegazioni sull'impianto di terra, che effettivamente è collegato solo al filo attaccato alla palina, e allora lui mi portò a vedere da dove entrava la corrente. In Messico è abbastanza comune vedere delle connessioni abusive ai fili esterni (anche quelle regolari sono inquietanti),
motivate anche dalla scarsa affidabilità della rete elettrica. Questo nostro ospite aveva infatti spesso dei black-out, e quindi si era attrezzato con un lungo palo, con cui attaccava un gancio collegato al polo di ingresso della sua casa a uno dei fili di una linea aerea trifase che passava sopra la casa. "Quando si abbassa la tensione", mi spiegava, "prendo il bastone e vedo se su un altro filo va meglio".
"Però quando ho fatto questa modifica non mi funzionava nulla, e ho dovuto attaccare l'altro filo ai tubi dell'acqua, e vorrei sapere perché". Finalmente capii (non senza un brivido) cosa aveva fatto: per avere il ritorno della corrente aveva sfruttato i tubi dell'acqua come terra, rischiando per esempio di mettere sotto tensione tutta la casa se, per una riparazione, i tubi vengono staccati e il collegamento di terra interrotto. Ovviamente non c'era neppure da accennare a salvavita o cose del genere. Va bene che in Messico hanno solo 110V e quindi il rischio di folgorazione è ridotto, ma una cosa del genere non me la sarei mai immaginata. Tanto di cappello allo spirito di iniziativa messicano.
 
Franco Bagnoli.

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