Fisica e ambiente - Parte II Rischi ambientali da agenti fisici – naturali – artificiali Monitoraggio ambientale Misure assistite da computer controlli di processo

Rischi da agenti fisici naturali Problema non recente: a rischi di origine naturale è esposto anche l’uomo “non tecnolo-gico”, per il solo fatto di vivere su questa terra Rischi attribuiti all’azione di forze malevole o al volere divino Spiegazione scientifica: solo con l’uso del metodo scientifico è possibile dare una spiegazione razionale e prendere contromisure

Energia potenziale  Energia cinetica Rischi da urto meccanico • cadute dovute alla gravità • urti in velocità contro ostacoli fissi o mobili Analisi “non fisica”: valutazione empirica delle conseguenze  rimedi empirici Analisi “fisica”: Energia potenziale  Energia cinetica Lavoro di deformazione  Danno fisiologico Ruolo delle strutture e dei materiali

Rischi da folgorazione Analisi “non fisica”: essere colpiti dal fulmine era opera di Zeus o di chi altro, e non c’era scampo Analisi “fisica”: Alte d.d.p. provocano scariche tra le nubi (lampi) o tra le nubi e la terra (fulmini), con passaggio di correnti impulsive molto elevate Una persona in piedi configura un cammino preferenziale per la scarica Una punta metallica configura un cammino ancora più preferenziale e funziona da parafulmine

Rischi da esposizione al sole • Troppo sole: arrossamento, “colpo di calore” • Poco sole: pallore, rachitismo Analisi “non fisica”: i fatti precedenti, insieme a tanti altri, portano a una lettura “magica” dell’influenza del sole, lo trasformano in una divinità da adorare Analisi “fisica”: la componente U.V. (ultravioletta) della radiazio-ne solare è responsabile sia di effetti positivi (sintesi della vitamina D, …) sia di effetti negativi (eritema solare, insorgenza di melanomi, …).

Rischi da esposizione alle “Radiazioni Ionizzanti” Analisi “non fisica”: impossibile, perché il fenomeno è del tutto misterioso, neanche ipotizzabile dall’uomo “pretecnologico” – radioattività naturale (Bécquérel, 1896) – raggi cosmici (Hess, 1912) Analisi “fisica”: comincia con grande intensità solo in tempi relativamente brevi (dopo la seconda guerra mondiale). Con il senno di poi possiamo pensare che difetti genetici causati dall’esposizione a radiazioni ionizzanti siano stati interpretati come effetto di maledizioni divine

Rischi da agenti fisici artificiali La fisica aiuta a rimediare a guai che essa stessa ha contribuito a creare Diatriba non risolta (e forse non risolubile): la scienza (e la fisica in particolare) è “neutra” o no? Sarebbe utile introdurre tra le materie di studio di un corso di laurea in Fisica anche “Etica della Scienza”?

Rischi da urto meccanico Eventi di urto molto più frequenti, e con elevate energie cinetiche in gioco. Analisi fisica molto accurata Protezioni “Hardware” passive (casco, cinture di sicurezza, veicoli a “deforma-zione controllata” …) e attive (airbag, …) Protezioni “Software”: norme per la sicurezza del traffico, sui luoghi di lavoro, nel tempo libero.

Rischi da elettricità In casa Sul luogo di lavoro Nel tempo libero Folgorazione da apparati sotto tensione: In casa Sul luogo di lavoro Nel tempo libero Effetti dell’esposizione a campi elettro-magnetici a bassa frequenza (elettrodotti, apparecchiature) e ad alta frequenza (telecomunicazioni, …) Analisi fisica: E’ molto accurata a livello di base Effetti biologici ed epidemiologici ancora controversi

Rischi da radiazioni ionizzanti Grande numero di sorgenti artificiali di radiazioni ionizzanti Tubo a raggi X (Roentgen, 1897) Acceleratori di particelle (ciclotrone – Lawrence, 1932; betatrone – Wideroe, 1932; …) Radioattività artificiale (neutrone, 1932) Reattore nucleare (Fermi, 1942) Bomba nucleare a fissione (1945) e a fusione (1952) Analisi fisica: Molto accurata a proposito dell’interazione fra radiazione e materia Ancora controverse le norme di prevenzione e le dosi ammesse

Rischi da radiazioni non ionizzanti UV artificiale Meno ozono in stratosfera  più UV nella radiazione solare al suolo Esposizione alle lampade dei “solaria” Esposizione a UV parassiti da varie sorgenti (saldatura, lampade a scarica) Rumore da svariatissime sorgenti Analisi fisica Analisi fisica accurata, comprese misure di mitigazione (filtri, rumore in controfase, …)

Rivelatori di radiazioni non ionizzanti di tipo elettromagnetico Misura e monitoraggio Rivelatori di radiazioni non ionizzanti di tipo elettromagnetico Dagli ELF alle microonde: Sostanzialmente antenne Dall’I.R. all’U.V.: Rivelatore “storico” lastra fotografica Rivelatore a vuoto cellula fotoelettrica Tubo fotomoltiplicatore Rivelatore a stato solido Fotoresistore Fotodiodo Fototransistor CCD CMOS

Radiazioni non ionizzanti di tipo elastico (rumore) Misura e monitoraggio Radiazioni non ionizzanti di tipo elastico (rumore) Sensore di base: Microfono, cioè dispositivo che converte vibrazione meccanica in segnale elettrico Strumento completo Fonometro (con o senza analisi spettrale) Aspetto fisico ed aspetto normativo

Radiazioni ionizzanti (I) Misura e monitoraggio Radiazioni ionizzanti (I) Rivelatore “storico”: Lastra fotografica (Bécquérel, 1896) Rivelatori a ionizzazione a gas: Elettroscopio Camera a ionizzazione Rivelatore proporzionale Rivelatore Geiger-Müller

Misura e monitoraggio Radiazioni ionizzanti (II) A giunzione N-P Rivelatori a ionizzazione a stato solido: A giunzione N-P A Germanio iperpuro Rivelatori a raccolta di luce (o a “scintil-lazione”): Solidi Liquidi Plastici Gassosi

Misura e controllo assistiti da computer (I)

Misura e controllo assistiti da computer (II) Fisica sperimentale delle grandi macchine Fisica sperimentale in genere Fisica applicata alla medicina Diagnostica Terapia Fisica ambientale Controlli di processo