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19th
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L’energia: l’uomo e il lavoro

Quando si pronuncia la parola «energia» vengono subito in mente le torri dei pozzi di petrolio, le centrali elettriche, idrauliche, termiche o addirittura atomiche quasi che l’energia sia esclusivamente un prodotto della scienza e della tecnica moderne. L’energia invece, è sempre esistita e si trova, sotto varie forme, dovunque intorno a noi. È energia quella sviluppata dalle braccia dello zappatore come quella che, con l’aiuto del petrolio, fa avanzare un trattore. È energia quella che occorre per sollevare una pesante cassa come quella che serve per tirare la fune che farà muovere una campana e ottenere un’altra forma di energia: il suono. Ed è ancora energia quella che si impiega per sfregare e accendere un fiammifero come quella che si manifesta, sotto forma di luce e calore, bruciando qualcosa. Ogni lavoro richiede una forma di energia. Il progresso e la meccanizzazione sempre crescenti, hanno portato alla ricerca di fonti di energia che sostituissero l’energia delle braccia umane e che venissero in aiuto all‘uomo nella sua fatica. Nel mondo d’oggi il problema di trovare nuove fonti energetiche, tenendo conto dei pericoli dell’inquinamento, ha assunto importanza capitale. All’alba della storia del mondo l’uomo sfruttava unicamente l’energia che il proprio corpo gli forniva. Quando sollevava o lanciava un sasso, quando brandiva un bastone per difendersi, quando compiva un lavoro egli utilizzava solo la sua forza muscolare. La forza muscolare (che si produce con processi chimici determinati dal cibo, dal riposo e dal calore del sole) è energia. Poi l’uomo si rese conto che gli animali potevano svolgere parte del suo lavoro: la loro muscolatura consentiva di utilizzarli nei lavori più pesanti. Anche l’energia degli animali, essendo il funzionamento del loro corpo simile a quello dell’uomo, si produce con il cibo, il riposo e il calore del sole. L’uomo iniziò a sfruttarli. Per millenni gli animali furono (e lo sono tuttora) impiegati come mezzi di trasporto, e come aiuto nei lavori più pesanti. Per sfruttare meglio la potenza dei propri muscoli l’uomo capì che doveva ricorrere all’aiuto di qualche arnese. Quella che si considera la prima «macchina», la più semplice, fu la leva cioè un’asta che poggia in un sol punto sul quale può ruotare. Per mezzo di una leva e possibile sollevare grandi pesi con un dispendio minimo di energia. «Datemi un punto di appoggio e vi solleverò il mondo» avrebbe detto Archimede. Ad Archimede, uno dei più grandi matematici che la storia ricordi (vissuto a Siracusa tra il 287 e 212 a.C.), si debbono moltissime scoperte anche nel campo dello sfruttamento dell’energia. È certo, però, che la leva fu utilizzata dall’uomo in epoca più remota. Naturalmente si parla di leve rudimentali ricavate da tronchi, ossa di animali, da quanto l’uomo aveva sotto mano ed il suo istinto lo spingeva ad usare. Due delle molte applicazioni della leva si ritrovano nelle pitture egizie del 2000 a.C.: la bilancia e il bilanciere. Quest’ultimo consiste in un’asta che si appoggia ad un supporto in un punto centrale. Ad una estremità dell’asta era legato, mediante una corda, un secchio. Il secchio veniva calato nell’acqua e, una volta pieno, poteva essere risollevato senza fatica grazie al lungo braccio dell’asta che faceva da leva. L’arco, antica arma da caccia e da guerra usata ancor oggi da alcuni popoli primitivi, venne ideato per sfruttare l’energia di un corpo elastico. Un corpo elastico, infatti, dopo essere stato deformato (nel caso dell’arco tirato) ritorna alla sua forma naturale ed è in questo ritorno che l’arco produce l’energia che fa scoccare la freccia. ln pitture rupestri del paleolitico è testimoniato l’uso dei primi archi. Un’altra importante invenzione, che modificò la vita dell’uomo, fu la ruota. La ruota forse nacque dalla constatazione che un corpo pesante si sposta più facilmente se posato su del materiale rotante. Il primo esperimento deve essere stato quello di porre un carico su alcuni tronchi che venivano fatti rotolare. Da qui si arrivò ai primitivi pezzi di legno tondi, ai cerchi, alle ruote piene. La ruota apparve in Mesopotamia attorno al 3000 a.C.. La più antica ruota rinvenuta in Europa è quella di Mercurago, in provincia di Novara. I veicoli più antichi erano delle slitte appoggiate su quattro ruote; probabilmente macchine da guerra o carri funebri. Nel 2000 a.C. apparvero le prime ruote a quattro razze. Poi il numero delle razze crebbe: le ruote celtiche avevano 10-14 razze e venivano strette da cerchioni di ferro.
Forse la prima applicazione della ruota nel lavoro manuale fu quella del vasaio: consisteva in un piatto ruotante su cui veniva data forma alla creta. L’uso della ruota da vasaio è databile intorno al 3500 a.C., in Mesopotamia, ma si presume risalga ad epoca precedente. Questo strumento, azionato elettricamente, è ancor in uso ai giorni nostri. Lo stesso principio è applicato sui torni.
Una conseguenza della scoperta della ruota fu l’ideazione del carro che permise all’ uomo un notevole risparmio di energia. Il carro rappresenta un passo avanti rispetto a quello che fu probabilmente il primo mezzo di trasporto: la slitta. Le slitte che l’uomo usò ai primordi della civiltà erano costituite da un unico pezzo di legno che egli stesso trascinò fino a quando non imparò ad addomesticare gli animali.
Gli attrezzi primitivi che l’uomo usò per alleviare la fatica e risparmiare energia, si possono considerare la base di quelli moderni. Furono però necessari millenni perché venissero trasformati in macchine efficienti. La lentezza di questo sviluppo si spiega in parte con il fatto che per secoli ai lavori più gravosi vennero destinati gli schiavi costretti a fatiche incredibili come la costruzione delle piramidi. Quando l’uomo provò per la prima volta a spingersi con una rudimentale imbarcazione sull’acqua, per farla avanzare egli non disponeva che della forza delle sue braccia. Imparò poi a servirsi di leve, cioè dei remi. Dell’uso dei remi si avvalse per molti secoli (fino al XVI sec.) anche dopo aver scoperto l’energia del vento e il modo di sfruttarla con le vele. Il lavoro ai remi era un lavoro duro e quando le condizioni di vita migliorarono divenne sempre più difficile trovare braccia umane disposte a fornire questo tipo di energia. A questo lavoro vennero destinati i carcerati e tanta era la necessità di questa risorsa di energia umana che molte furono le condanne inflitte ad innocenti, pur di non far mancare i rematori alle pesanti imbarcazioni di allora. Una delle prime fonti di energia che l’uomo scoprì e che ancora oggi viene sfruttata fu quella del vento. Il primo popolo marinaro che riuscì a sfruttare anche i venti contrari, fu quello dei vichinghi che conobbe l’arte di bordeggiare prima degli altri. A partire dal XVI sec. l’energia del vento sostituì completamente lo sfruttamento della forza fisica ai remi. Sembra che l’energia del vento venisse sfruttata già nel X sec. a.C. in Persia per far girare delle ruote ed azionare cosi un argano. Nel XII sec., arabi e crociati introdussero questa invenzione in Europa. Essa attecchì particolarmente in Normandia, Bretagna e Paesi Bassi dove ancor oggi sono in funzione mulini azionati dal vento che servono per pompare acqua e per far funzionare macine. L’energia del vento venne sfruttata per altre curiose applicazioni. Nel 1400, ad esempio, un rudimentale ascensore che portava i soldati sulle mura delle fortezze era azionato da un dispositivo a vento, e la stessa fonte di energia venne sfruttata per il carro progettato nel 1460 da Roberto Valturio. Leonardo da Vinci elaborò varie macchine sulla base della ruota a vento su asse verticale progettata, pare, da Mariano di Jacopo; una delle più ingegnose sfruttava la colonna ascendente di aria calda che si forma nei camini, per far azionare un girarrosto. Questo sistema fu adottato nel 1570 dal cuoco di papa Pio V. Più tardi le ruote a vento, che in origine riuscivano a sfruttare il vento proveniente da una sola direzione, furono montate su piattaforme girevoli in maniera da poter essere orientate. Da queste applicazioni deriva il moderno aeromotore, che consiste in un dispositivo meccanico che utilizza l’energia del vento trasformandola in energia meccanica. Questi motori vengono installati in zone regolarmente battute da venti di una certa forza. A differenza del mulino olandese, che è a quattro pale, i tipi moderni sono a molte pale, sagomate secondo gli studi dell’aerodinamica e orientabili.

 

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