STEP #28

SINTESI FINALE: Squadro a specchi.

"Squadro a specchi"

Squadro a specchi prodotto da Neuhofer & Sohn a Vienna
 nella seconda metà del XIX° secolo (immagine dallo step #02)

Lo squadro a specchi, ideato dal costruttore di strumenti inglese John Adams(approfondimenti allo step #09), è composto da una scatola cilindrica o prismatica dotata al suo interno di due piccoli specchi a 45° (definizione allo step #01).
I traguardi, oculare e obbiettivo, sono praticati a finestrella sulla superficie laterale della scatola. Alla base del prisma è presente un manubrio che permette di tenere lo strumento durante la misurazione (glossario allo step #03 e materiali allo step #08 )

Sulla sinistra è riportata un'anatomia dello strumento, approfondita allo step #16 , tratta da un libro scientifico di Felice Casorati, riportato anche nella bibliografia storica  allo step #10 .

Lo scopo dello squadro a specchi è quello di affermare con una certa approssimazione che due oggetti siano posizionati ortogonalmente tra di loro, ovvero formino un angolo di 90°, un manuale d'uso è presentato allo step #22.
Lo squadro è uno strumento dall'origine molto antica, concettualmente legato alla 'groma' usata dagli agrimensori romani, approfondimenti su questo strumento sono presenti allo step #06, il simbolo.

Lo strumento è basato sulla doppia riflessione: si sfrutta il principio secondo cui un raggio luminoso che si rifletta successivamente su due specchi devia di un angolo pari al doppio dell’angolo formato dagli specchi (dimostrazione scientifica allo step #05).

La riflessione è la chiave per il funzionamento dello squadro a specchi. Nell’immaginario collettivo, se da un lato lo specchio è considerato una fedele riproduzione della realtà (preciso strumento di riflessione), dall’altro può diventare riflesso del suo capovolgimento. L’arte e la narrativa ne offrono molti suggestivi esempi, coinvolgendo panorami emotivi e psicologici profondi (il mito,step #07).

Le discipline scientifiche a cui lo strumento fa riferimento sono l’ottica, essendo esso uno strumento ottico a riflessione, e la topografia. 
L’ottica è la branca dell'elettromagnetismo che descrive il comportamento e le proprietà della luce e l'interazione di questa con la materia (fotometria). Ulteriori approfondimenti sulla disciplina sono disponibili allo step #04 (parte 1).
La topografia è la scienza che ha come scopo la determinazione e la rappresentazione metrica col disegno in una mappa con segni convenzionali della superficie terrestre. Inoltre, un richiamo alle origini di questa disciplina sono allo step #04 (parte 2).

Per quanto riguarda lo squadro, partendo dalla groma romana con tutte le sue trasformazioni, sino ad arrivare nel Settecento-Ottocento quando cominciarono a comparire i primi concorrenti ottici: Adams è il primo a costruire lo squadro a specchi (tassonomia con riferimento a strumenti topografici semplici allo step #14).
Col tempo i due specchi (rapidamente deteriorabili) vennero sostituiti da prismi di diversa forma (squadri a prisma tascabili).  Il funzionamento dello squadro a prismi, a differenza di quello a specchi, è basato sulle leggi della rifrazione e sul fenomeno della rifrazione totale.
Un paragone tra l'utilizzo delle parole "optical square" e "square prism" è stato svolto allo step #24.

I brevetti reperibili sul web  (step #17) tentano di superare l’inconveniente della fragilità degli specchi dovuta a sbalzi di temperatura: a causa coefficienti di dilatazione disuguali dei diversi materiale (vetro e supporto) si creano delle distorsioni che fratturano le lastre di vetro. La causa infatti è la dilatazione termica: fenomeno fisico-chimico che avviene quando in un corpo sia liquido, sia gassoso, sia solido si verifica un cambiamento di volume a causa di un riscaldamento o di un raffreddamento (step #26).

Tra le case costruttrici una particolarmente rilevante del XIX secolo è la Neuhöfer & Sohn (come lo squadro riportato all'interno dello step #02): una ditta produttrice di strumenti austriaca, che si occupava soprattutto di realizzare strumenti da rilevamento (cenni storici sulla casa costruttrice allo step #11). 
Particolarmente rilevante anche la  W. F. Stanley di Stanley & Co. a Londra, che cento anni fa produceva strumenti di precisione e il cui marchio è allo step #20.

Non si trovano riferimenti a pubblicità (step #13)riguardanti lo squadro a specchi, ma elementi che potevano attrarre il consumatore erano sicuramente la sua praticità e facilità nell’utilizzo; si tratta di uno strumento leggero, tascabile, di rapido impiego e inoltre poteva raggiungere un basso costo visti i materiali di cui è costituito. Un elemento a sfavore è invece la modesta precisione: il loro impiego deve essere limitato a operazioni di carattere approssimativo e speditivo. 
Proprio per il suo facile utilizzo e per il fatto che restituisce un risultato approssimativo, senza dare una vera e propria misurazione, non si trovano normative legate all'impiego. L'unica normativa disponibile, che faccia riferimento all' "optical square", è la ISO 9849:2017- Optics and optical instruments — Geodetic and surveying instruments — Vocabulary : il documento fornisce definizioni di termini che possono essere utilizzati nella stesura di altri standard internazionali e standard nazionali in questo campo: termini relativi agli strumenti geodetici e di rilevamento per il lavoro geodetico e le loro parti essenziali (normativa,step #23 )
Una mappa concettuale sullo squadro a specchi inoltre è stata svolta allo step #27.

Sono stati svolti tutti gli step, ma alcuni non sono stati inseriti in questa sintesi perchè:

• Sono stati svolti con riferimento ad altri strumenti in qualche modo riconducibili allo squadro a specchi: step #12 il cinema, step #18 il francobollo, step #21 fumetti.
• Non erano direttamente riconducibili alla sintesi step #15 i numeri, step #19 abbecedario, step #25 cose personali.

STEP #27

La mappa concettuale.

La funzione dello squadro a specchi è quella di verificare l'ortogonalità reciproca nella posizione di due oggetti.

Le caratteristiche dello strumento sono la precisione approssimativa, infatti venne successivamente sostituito da strumenti più precisi, e la facilità di utilizzo, per questo motivo veniva utilizzato in topografia per il disegno/pianificazione del territorio come strumento di prima approssimazione.

 La facilità di utilizzo è proprio dovuta al fatto che sfrutta il principio fisico della doppia rifliessione tramite l'utilizzo di due specchi posizionati a 45°. Gli specchi sono caratterizzati però da un'estrema fragilità e questo portò alla sostituzione degli specchi con un prisma. Anche questo tipo di strumento è caratterizzato da una precisione approssimativa e venne successivamente sostituito con strumenti più avanzati. 

STEP #26

 La chimica e gli strumenti scientifici.

Gli specchi presenti nello squadro a specchi, come già riportato negli step precedenti, vennero successivamente sostituiti con dei prismi, più resistenti. 
Infatti, gli sbalzi termici portavano frequentemente alla rottura di questi, a causa dei diversi coefficienti di dilatazione termica tra i materiali (vetro e supporto).

La dilatazione termica è un fenomeno fisico-chimico che avviene quando in un corpo sia liquido, sia gassoso, sia solido si verifica un cambiamento di volume a causa di un riscaldamento o di un raffreddamento.
Consideriamo l’aumento di tutto il volume di un corpo, che passa dal volume iniziale V0 al volume finale V in seguito alla variazione di temperatura. In questo caso gli esperimenti mostrano che vale la legge sperimentale della dilatazione volumica:

La costante alfa è chiamata coefficiente di dilatazione volumica del corpo: è una misura della capacità di dilatazione termica di un corpo, ovvero una delle caratteristiche dei materiali che insieme al coefficiente di comprimibilità lega le tre variabili di stato standard

(Fonti: https://it.wikipedia.org/wiki/Coefficiente_di_dilatazione_termica
https://online.scuola.zanichelli.it/alt/lafisicadiamaldi/pdf/Zanichelli_fisica_amaldi2_cap1.pdf )

STEP #25

 Cose personali.

All’interno della mia esperienza personale, i tre oggetti che ho individuato sono i seguenti: 

L’oggetto che mi lega alla memoria del mio passato (memento) è un biglietto aereo per Copenhagen, ha la capacità di riportarmi indietro nel passato e farmi rivivere i ricordi legati a quel viaggio.
Uno strumento del mio presente è la penna, oggetto con cui ho a che fare ogni giorno, data la mia vita da studentessa universitaria.
Ciò che invece mi proietta nel futuro e al quale attribuisco una funzione “magica” è un corno regalatomi da una mia amica, di buon auspicio, che porta fortuna.

STEP #24

Le parole nella storia

Come si può notare dal grafico, il termine "optical square" ha iniziato a prendere piede verso la fine dell'800 con diversi picchi negli anni arrivando fino ai giorni nostri. L'uso del termine dal 900 in poi ha iniziato un declino, congruente con l'utilizzo dello strumento stesso che è stato sostituito da strumenti più precisi e innovativi.

Andando a confrontare "optical square" con "square prism" possiamo notare come quest'ultimo fosse più predominante. Come già detto negli step precedenti, gli specchi vennero prestoi sostituiti da un prisma, meno deteriorabile e più resistente agli sbalzi termici.

(Fonte: https://books.google.com/ngrams/graph?content=optical+square&year_start=1800&year_end=2019&corpus=26&smoothing=3&direct_url=t1%3B%2Coptical%20square%3B%2Cc0#t1%3B%2Coptical%20square%3B%2Cc0 )

STEP #23

La normativa

Non si trovano normative legate all'impiego dello squadro a specchi suppongo perchè lo strumento è di facile utilizzo e inoltre perchè dà un risultato approssimativo, senza dare una vera e propria misurazione. Infatti, non restituisce l'ampiezza dell'angolo tra due paline, permette solo di dire approssimativamente se queste sono collocate ortogonalmente tra loro.

L'unica normativa disponibile, che faccia riferimento all' "optical square", è la ISO 9849:2017- Optics and optical instruments — Geodetic and surveying instruments — Vocabulary.

 L'ISO (l'Organizzazione internazionale per la standardizzazione) è una federazione mondiale di organismi nazionali di normalizzazione.
Il documento fornisce definizioni di termini che possono essere utilizzati nella stesura di altri standard internazionali e standard nazionali in questo campo: termini relativi agli strumenti geodetici e di rilevamento per il lavoro geodetico e le loro parti essenziali.

Alla voce "Optical Square" o "Pentaprism" troviamo : "device equipped with pentagonal prism for determination of orthogonal lines of sight".
Il termine optical square fa riferimento allo squadro a prismi, che andò a sostituire lo squadro a specchi. Nonostante ciò secondo le mie ricerche, condotte anche negli step precendenti, "optical square" fa riferimento allo stesso strumento dotato di specchi, mentre per lo squadro a prismi è più utilizzato "square prism" o "optical square prism".

 "Every reader is requested to use only these terms in the future so that, with time, a standard and acceptable terminology will come into common usage" che tradotto significa "A ogni lettore è richiesto di utilizzare solo questi termini in futuro in modo che, con il tempo, una terminologia standard e accettabile diventi comune".

(Fonte: https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso:9849:ed-3:v1:en:sec:3.1.13)

STEP #22

Manuale d'uso

Lo scopo dello squadro a specchi è quello di affermare che due oggetti siano posizionati (non con estrema precisione) ortogonalmente tra di loro, ovvero formino un angolo di 90°.
Avendo due paline posizionate dove c'è l'indicazione P1 e P2 nell'immagine centrale, si può affermare che queste siano posizionate ortogonalmente tra di loro se chi utilizza lo strumento, posizionato dove è presente l'occhio, vede coincidere coincidere l’immagine della prima palina P1 riflessa sullo specchio S2 con quella della seconda palina vista attraverso la finestrella sopra lo specchio S2. 

(fonte immagine: https://itetmaggiolinicat.files.wordpress.com/2014/11/strum-semplici-2.pdf  )

STEP #21

 Nei fumetti

Non si trovano via web delle vignette di fumetti in cui sia presente lo squadro a specchi, ma sono riuscita a trovare una vignetta con Snoopy che svolge il mestiere dell' agrimensore: colui che si occupa di determinazioni relative ad appezzamenti di terreno, quali per esempio la misurazione e ripartizione delle aree, la confinazione.

Come traspare già dagli step precedenti, lo squadro a specchi è ad oggi poco utilizzato data la sua modesta precisione, ma comunque si tratta di uno strumento uno strumento probabilmente utilizzato frequentemente dagli agrimensori vissuti tra la fine del '700 ed inizio '800.

THE COMPLETE PEANUTS – 1979/1980 VOL. 15 

(fonti : https://twitter.com/snoopysoni/status/997132535091138560

https://www.mangaforever.net/67327/panini-comics-le-uscite-del-12-luglio-2012)

STEP #20

Il marchio

Tra le varie case produttrici dello squadro a specchi, tra cui la Neuöfer & Sohn (già citata allo step #11), troviamo anche la  W. F. Stanley di Stanley & Co. a Londra, che cento anni fa produceva strumenti di precisione.

Nella foto in basso troviamo uno squadro a specchi su cui è incisa la scritta "Stanley, London" all'interno di una custodia in pelle marchiata "Stanley, Gt Turnstile, Holborn".

(Fonti: https://www.scientificcollectables.com/page_enlarge1816X.html

https://www.stanleylondon.com/ )

STEP #19

 L'Abbecedario

A come Adams, l'inventore

B come brevetto

C come coefficiente di dilatazione, da tenere sotto controllo, causa della fragilità degli specchi.

D come doppia rilessione

E come Eppestein Otto, brevetto nel 1911

F come finestrelle, che fungono da oculare e obiettivo

G come geometria

H come Hyde Wollaston, che sostituì agli specchi un prisma.

I come incidenza (angolo di incidenza)

L come leggerezza

M come manubrio 

N come Neuhofer & Sohn, una delle principali case costruttrici

O come ortogonale

P come prisma

Q come quadrante

R come Rivoluzione Scientifica

S come specchio

T come topografia

U come utilità 

V come visuale

Z come zinco, materiale di cui sono spesso costituiti gli specchi