Tris di bolle - 1

Curiosamente, quando ho letto l'argomento proposto per il Carnevale della Fisica n. 29, per prima cosa, prima di altre, la parola bolla mi ha rammentato una che ha finito con l'essere piuttosto importante per la Fisica: parlo della Bolla papale del 1542 “Licet ab initio” con cui il papa Paolo III istituì il Santo Uffizio, quello stesso che processò Galielo Galilei, il quale, condannato, venne costretto il 22 giugno 1633 a ritrattare con l'abiura le sue intuizioni sull'Astronomia.

La seconda cosa che mi rammentano le bolle sono quelle di sapone, argomento di un mio vecchio post.   

Ma ben altre “bolle” mi vengono ora alla mente: quelle che da secoli – sono state ideate nel '600 - vengono usate per misurare l'orizzontalità di un piano, ovvero le livelle (in inglese bubble levels).

Il principio su cui si basano è il buon vecchio principio d'Archimede, così apparentemente semplice, così antico nella sua formulazione eppure tuttora così utile in tanti campi della vita spicciola.

In pratica, una bolla d'aria (da cui il nome dell'attrezzo) immersa in un liquido o fluido più pesanti, tenderà sempre a salire verso la parte alta, in senso perfettamente verticale rispetto alla superficie terrestre (spinta idrostatica).

Pertanto, racchiudendo la bolla d'aria immersa nel fluido dentro un contenitore sigillato e tarando questo contenitore in modo opportuno (come dopo dirò) con l'applicazione di due segni fissi sulla superficie di lettura, la livella ci dirà se il piano su cui è appoggiata è perfettamente orizzontale, con l'ascesa della bolla d'aria in posizione centrale rispetto ai segni prefissati.

Esistono livelle sferiche, usate soprattutto in apparecchiature topografiche e livelle toroidali (il contenitore ha forma leggermente bombata nel centro), più precise ma rispetto a una sola direzione.

Ora esistono anche livelle in cui sono montati due contenitori, disposti a 90º l'uno rispetto all'altro, per poter misurare contemporaneamente orizzontalità e verticalità.

E perfino livelle per piani inclinati, collegate a un goniometro.

Perché no, anche livelle per le fotocamere e altre per mettere a bolla verificare il livellamento del piatto dei giradischi:

Ma avevo promesso di spiegare come si può tarare una livella (immagino che il sistema effettivamente usato ora sia meno artigianale e più efficace! ;) ). Per questo, occorre determinare un piano che sia perfettamente orizzontale. Ecco allora intervenire un altro famoso e antico principio della Fisica, quello dei vasi comunicanti.

Un liquido in quiete contenuto in diversi recipienti tra loro comunicanti raggiunge in tutti lo stesso livello indipendentemente dalla profondità e dalla forma degli stessi.

In pratica, nel disegno sottostante i due tronchi grosso modo verticali del tubo sono due contenitori, comunicanti tra loro per mezzo del tronco grosso modo orizzontale (non c'è necessità che il tubo sia disposto in questa maniera, funzionerebbe anche se disposto a forma di V!)

Il sistema spiegato qui sotto è stato usato per secoli nelle costruzioni edili, prima della livella a bolla.

Riempiendo d'acqua un tubo che abbia le imboccature ai due estremi della zona di cui si vuol determinare la livellatura, fino a che fuoriesca da entrambe le imboccature, alzando o abbassando opportunamente uno dei due estremi del tubo si avrà livellamento quando l'acqua sfiorerà il bordo del tubo in entrambe le imboccature. Unendo con una sbarra questi due estremi si avrà una linea perfettamente orizzontale.

Le moderne livelle laser più perfezionate, autolivellanti, presentano un margine d'errore anche di soli 0,2-0,3 mm per metro lineare, ma anche quelle a bolla in genere hanno la precisione a 0,5mm/m, le più antiquate  posso immaginare che avessero una tolleranza di millimetri per metro lineare.

Allora, qualcuno mi spiega perché diamine mai in casa mia una stanza ha un dislivello di ben 15 cm. su un piano lungo 5 metri? :( Ma i muratori di qui, hanno mai conosciuto una livella? E magari fossero solo i livelli, ma anche gli angoli, a tutto meno che a 90º... e il filo a piombo, questo sconosciuto! Be', pazienza, in fondo è una casa affascinante, tutta storta com'è.

(scusate, sfogo personale)

Ehi, non ci crederete (non ci credevo neppure io) ora esiste un'App per iPad, iPhone, iPod: iHandy Level. Eccola

Chiaramente, non potevo abbandonare questo post senza chiudere con questi versi di Antonio de Curtis, in arte Totò:
.......

A morte 'o ssaje ched''e?...è una livella.

'Nu rre,'nu maggistrato,'nu grand'ommo,
trasenno stu canciello ha fatt'o punto
c'ha perzo tutto,'a vita e pure 'o nomme:
tu nu t'hè fatto ancora chistu cunto?

Questo post partecipa, insieme ai suoi fratelli Tris di bolle -2 e Tris di bolle - e 3
al 29º Carnevale della Fisica ospitato da Marco Casolino