Commissione europea
Direzione generale Ricerca
Selezione italiana
del 19° concorso
dell’Unione europea
per giovani scienziati
e per altri
eventi internazionali
I giovani
e le scienze
2007
Fast, Milano, 15-17 aprile 2007
Il concorso
Il concorso dell’Unione europea per giovani scienziati è una delle più prestigiose manifestazioni per i ragazzi dai 14 ai 20
anni, voluta dalle istituzioni comunitarie (Consiglio, Parlamento e Commissione) con il sostegno degli Stati membri, per
promuovere l’interesse per la ricerca e la tecnologia negli studenti.
La selezione italiana per la finale europea viene organizzata dalla Fast tramite il premio I giovani e le scienze. Tale evento rappresenta inoltre l’occasione per individuare i migliori talenti inviati a rappresentare l’Italia nei più qualificati incontri
internazionali.
Le candidature presentate
Per l’edizione 2007 sono arrivati alla Fast 85 progetti, inviati complessivamente da 182 studenti. Di questi 103 sono maschi e 79 femmine. I lavori realizzati da gruppi di tre sono 40; quelli preparati da due giovani sono 24; i singoli sono 21.
La provenienza geografica coinvolge 11 regioni italiane; 51 progetti sono lombardi, 7 vengono dalla Sicilia; 6 dal Piemonte; 5 sono i contributi giunti dalla Puglia; 3 quelli dal Friuli, dal Veneto e dalla Liguria; sono presenti con 2 lavori ciascuno
Lazio, Emilia Romagna e Toscana. Chiude la lista la Calabria con un solo contributo.
I progetti selezionati
I progetti ammessi alla finale di Milano sono 20, preparati da 47 ragazzi di cui 29 maschi e 18 femmine; sono 11 i lavori
svolti da gruppi di tre; 5 sono realizzati da due giovani; sono 4 invece quelli singoli. Le regioni rappresentate scendono
da 11 a 8. La parte del leone spetta alla Lombardia con 9 proposte; seguono con 3 il Piemonte; 2 il Friuli e la Puglia e
con uno studio ciascuno Veneto, Emilia Romagna, Toscana e Sicilia.
Con il patrocinio di
Ministero della Pubblica Istruzione
Con la collaborazione di
Con il contributo di
Fondazione
Lombardia
per l’Ambiente
Foist
giovani e le scienze 2007
Dolmen. protocollo per l’estrazione di Dna da olio
d’oliva per la tracciabilità degli oli monovarietali
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D’Arcano Cristian (1987), Macor Sara (1987), Schiano Gianvincenzo (1988)
Iti Arturo Malignani, Udine
È noto che alcuni adulteratori aggiungono agli oli, particolarmente a quelli monovarietali o di qualità (Dop, Igp),
prodotti di minor pregio o anche di specie diverse (semi, nocciolo, ecc).
Le analisi chimiche (basate sulla ricerca degli stereni) attualmente non riescono a distinguere tra spremiture di
cultivar diverse, per cui risultano inadatte all’individuazione di possibili frodi. Ci pensano i tre giovani del Malignani
di Udine a difendere il consumatore proponendo di usare i protocolli di analisi di Dna fingerprinting, che identificano
le varietà di olivo e/o le varie specie da cui è stato ottenuto l’olio in esame. Provano a sviluppare un protocollo di
estrazione che permetta di ottenere tale Dna partendo da piccole quantità di prodotto, mantenendo al contempo la
ripetibilità e l’affidabilità dei risultati, cosa che i kit commerciali ancora non garantiscono.
Il risultato è un nuovo metodo che consente di ottenere, a partire da quantità ridotte (dell’ordine di qualche mL)
di olio d’oliva, DNA in quantità e qualità tali da permettere l’amplificazione e il sequenziamento del DNA microsatellite. Sara, Christian e Gianvincenzo pensano che, verificata la sensibilità del loro metodo e conducendo delle
prove con miscele di oli in rapporti percentuali diversi, sia possibile estendere il protocollo ai prodotti di qualità e
individuare facilmente eventuali sequenze appartenenti a spremiture più scadenti aggiunte dagli adulteratori.
Studio ecologico-ambientale
“Riserva orientata Isole dello Stagnone”
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Bonafede Sara (1989), Pulizzi Carla (1989), Teresi Maria Rita (1989)
Liceo classico Giovanni XXIII, Marsala (Tp)
La “Riserva orientata Isole dello Stagnone” è una suggestiva laguna naturale con una profondità media di 1-2 m.
che si estende per circa 2.000 ettari lungo la costa tra Trapani e Marsala. L’area è di vitale importanza, sia da un
punto di vista economico, basti pensare all’estrazione del sale e all’afflusso turistico, ma pure per l’aspetto paesaggistico-ambientale.
Con il loro studio le tre alunne vogliono verificare se gli insediamenti antropici sorti intorno alla riserva possano influire
negativamente sull’equilibrio dell’ecosistema. Dopo una preliminare ricerca sulla storia e sulle caratteristiche geomorfologiche del luogo, Carla, Maria Rita e Sara effettuano analisi sulle condizioni igienico sanitarie e sulle popolazioni
ittiche e vegetali della laguna. Attraverso campioni d’acqua analizzano salinità, densità, temperatura e pH dell’acqua
in laboratorio. Le piante sommerse vengono classificate tramite osservazioni microscopiche e chiave botanica; mentre
i pesci e gli invertebrati mediante osservazioni, sezioni e consultazione di testi.
La lettura dei dati elaborati, il confronto con quelli preesistenti e le informazioni complessive ricavate dalle pubblicazioni portano alla seguente conclusione: la presenza prevalente di rizofite marine, unitamente alla composizione e struttura delle comunità vegetali, testimonia le favorevoli condizioni lagunari che trovano ulteriore conferma nell’equilibrato
rapporto tra produzione, consumo e riciclo della sostanza organica. Purtroppo alcuni riscontri chimico-fisici, biologici
e microbiologici evidenziano che alcune aree della laguna presentano segnali di deterioramento dei fondali e della
qualità delle acque.
In sintesi, lo Stagnone può essere considerato un biotopo in equilibrio ambientale ad eccezione di zone ristrette
dove si constata una certa pressione antropica.
Analisi della distribuzione
di inquinante in un canale
Calvi Leonardo (1988), Gelera Carlo (1988), Pompini Nicola (1988)
Liceo scientifico G. Aselli, Cremona
Con strumenti elementari di matematica, fisica ed informatica è possibile analizzare, comprendere e modellizzare
l’inquinamento in un corso d’acqua, un fenomeno complesso che solitamente viene affrontato con metodi ben più
sofisticati. Carlo, Leonardo e Nicola studiano i meccanismi di diffusione e trasporto di una sostanza all’interno
di un canale, anche in presenza di microrganismi batterici che ne favoriscano l’autodepurazione naturale. Con il
computer riescono a rappresentare la situazione e capirne le criticità.
L’idea è quella di ‘discretizzare’ il canale, rappresentandolo con tanti “tasselli”, ognuno dei quali corrisponde ad
una cella del foglio; quindi effettuare un bilancio del flusso di inquinante entrante ed uscente da ognuna di esse.
Questo porta ad una serie di relazioni fra celle circostanti da cui, con opportuno calcolo, si arriva ad una soluzione
del problema.
I tre studenti si informano pure sulle reali condizioni biologiche dei fiumi, acquisendo dati riguardanti la temperatura
dei corsi d’acqua, l’autodepurazione naturale, la soglia limite al di sotto della quale si può considerare “pulito” il canale. Con l’aggiunta di queste informazioni il foglio di calcolo può analizzare in modo realistico una certa gamma di
situazioni. Riportando i parametri fondamentali riguardanti il canale, l’inquinamento e le condizioni di temperatura,
si realizza una mappatura della distribuzione di inquinante lungo lo stesso corso d’acqua.
Impianto di depurazione e mantenimento dell’acqua
in temperatura dello scarico della lavastoviglie
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Dal Pos Alex (1988), Morandin Sandro (1988), Zanon Matteo (1988)
Itis G. Galilei, Conegliano (Tv)
Alex, Matteo e Sandro vogliono dare il loro contributo per ridimensionare i problemi che affliggono la società del
nostro tempo quali: le fonti energetiche che si stanno inesorabilmente “prosciugando”; l’acqua che diventa giorno
dopo giorno bene sempre più prezioso; l’inquinamento che sta lentamente ma inesorabilmente distruggendo l’ambiente che ci circonda.
Il loro progetto, infatti, vuole minimizzare i consumi e l’inquinamento di una ipotetica lavastoviglie. Invece di eliminare l’acqua di scarico dell’apparecchiatura propongono che venga prima depurata tramite processi di filtrazione
meccanica e chimica, ed in seguito, dato il suo calore non trascurabile, il liquido sia raccolto in un serbatoio isolato
e con all’interno una resistenza per mantenere la temperatura desiderata. Qui l’acqua rimane fino al successivo
utilizzo. E’ un metodo conveniente rispetto a quello tradizionale, che immette acqua nuova ad ogni ciclo e quindi
deve riscaldarla. Essendo il serbatoio isolato termicamente, la dispersione di calore è minima e quindi la resistenza
per mantenere la temperatura entra in funzione per breve tempo con un considerevole risparmio di energia.
La proposta trova il suo massimo rendimento in impianti medio-grandi, come nella ristorazione, dove la lavastoviglie viene impiegata molteplici volte durante l’arco della giornata, tanto da rendere molto economico l’utilizzo della
tecnologia proposta.
I giovani e le scienze 2007
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giovani e le scienze 2007
Il plancton come indicatore dei cambiamenti
dell’ecosistema oceanico
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Notarbartolo di Sciara Marco (1989), Santarelli Solange (1989)
Liceo ginnasio statale G. Berchet, Milano
Anche a diciott’anni si può essere preoccupati per i cambiamenti climatici e tentare di capirli. E’ il caso di Solange
e Marco del Berchet di Milano, che concentrano l’attenzione sul plancton, costituito da microrganismi invisibili a
occhio nudo che fanno parte della biodiversità di acqua salata. Per le dimensioni e la diffusione tali elementi microscopici sono alla base della quasi totalità delle reti alimentari e svolgono un ruolo importantissimo come indicatori
delle trasformazioni degli ambienti marini. La loro vita è, infatti, influenzata dall’intensità delle radiazioni luminose,
dalla temperatura e dalla salinità dell’acqua e dalle correnti marine.
Il lavoro cerca di evidenziare la stretta connessione tra plancton e mutamenti climatici riguardanti gli ecosistemi
oceanici. Il riscaldamento delle acque oceaniche, che già oggi si registra, determina una sostanziale rivoluzione
nei periodi di fioritura del fitoplancton e una migrazione verso nord di diverse specie di zooplancton, tipicamente
di aree calde e temperate, che causano uno squilibrio nella biodiversità, sia delle loro zone d’origine, sia in quelle
delle nuove aree.
Tali eventi si ripercuotono sul fragile equilibrio trofico delle reti alimentari; perciò per una serie di relazioni dirette
e indirette, sono destinati a colpire tanto le colonie di alghe costiere quanto i cetacei più grandi. Un vero e proprio
pericolo per tutte le specie marine!
Modellazione fisica alle differenze finite
di una corda vibrante per la sintesi del suono
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Corbetta Dario (1988)
Liceo scientifico Don Carlo Gnocchi, Milano
La maggior parte degli strumenti musicali (la corda di un violino o di un pianoforte, una canna d’organo, gli ottoni e i
legni) possono essere assimilati a un unico emettitore di suoni: la corda vibrante. Con questo elemento fisico si intende una corda materiale sulla quale possono viaggiare impulsi che ne determinano le variazioni nello spazio. Queste
possono essere studiate e analizzate, tenendo conto delle proprietà fisiche della corda, della sollecitazione che la
pone in vibrazione, delle condizioni a cui essa stessa è sottoposta (estremi fissati, estremi liberi, ....).
Dario studia le proprietà della corda vibrante e la teoria fisica che le spiega; in seguito si dedica alla compilazione di un
programma capace di generare suoni, simulando il funzionamento stesso della corda vibrante, attraverso la scrittura
dell’equazione delle onde alle differenze finite. Ciò permette di realizzare un software di calcolo da cui si ottiene un’infinità di altezze, a partire da una corda vibrante virtuale fissata agli estremi di densità nota, sollecitata da una tensione
nota. In questo modo un ipotetico utente del software può riprodurre un suono (un Lab, un Do, un Fa#), indicandone
l’ottava, il materiale di cui è costituita la corda, il valore della tensione a cui viene sottoposta.
Diversamente dai comuni sintetizzatori che non sono altro che ‘memorizzatori’ di suoni, il software è capace di riprodurre una quantità di suoni, in linea di principio, infinita, e, con adeguate modifiche, di qualsiasi strumento musicale
(anche strumenti non soltanto virtuali!). Inoltre il programma implementa l’evoluzione spazio-temporale di una corda
vibrante a partire dall’equazione delle onde opportunamente scritta in termini finiti. Questa caratteristica presenta il
vantaggio pratico della semplicità: una volta scritto, il programma funziona per qualsiasi mezzo materiale, qualsiasi
forzante, qualsiasi nota, senza determinare ulteriori perdite di tempo.
Lampada a pendolo
Culetto Andrea (1991)
Liceo scientifico statale N. Copernico, Brescia
Anche nel caso di sospensione della fornitura dell’energia elettrica, Andrea può proseguire nelle sue letture preferite grazie ad una invenzione semplice: l’unione di una torcia a ricarica manuale con un pendolo. Il corpo centrale
del dispositivo è costituito da un pendolo azionabile mediante un’apposita chiave da ricaricare tre o quattro volte
la settimana. Sulla sommità è posto un led luminoso dietro il quale si trova uno specchio convesso per indirizzare
il fascio di luce verso la parte frontale del sistema.
All’interno c’è un accumulatore collegato ad un circuito elettrico. Se si vuole ottenere luce dalla torcia si chiude il
circuito, in caso contrario l’energia ceduta dal pendolo alla torcia viene immagazzinata nell’accumulatore. Essendo
la corrente prodotta alternata, all’interno del circuito è posto un ponte raddrizzatore di tensione, dal momento che
sia il led, sia l’accumulatore usano corrente continua. Il dispositivo funziona mediante induzione magnetica, fenomeno fisico che permette di produrre energia elettrica sfruttando l’energia meccanica del pendolo. Può essere usato come lampada a led, come generatore d’emergenza, o come fonte di illuminazione nei Paesi in via di sviluppo.
Il giovane è attento anche alla sicurezza e avverte che la tensione della corrente è troppo bassa per costituire rischi
per la salute; la sua invenzione va bene anche per i bambini poiché non presenta parti rimovibili e non consente
facile accesso ai fili elettrici. Non usa combustibili o sostanze nocive come le batterie, eccezion fatta per l’accumulatore; di conseguenza non produce anidride carbonica e non rilascia particelle incombuste.
Anoressia
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Gulberti Alexia (1990), Maffeis Barbara (1990)
Istituto di istruzione superiore F. Meneghini, Edolo, Brescia
Il progetto è incentrato sul problema dell’anoressia ed espone le caratteristiche di questa malattia, che si manifesta
anche sul corpo, ma che prima di tutto colpisce l’interiorità di una persona. L’anoressia, infatti, è una lotta quotidiana tra un bisogno fisiologico essenziale e un desiderio psicologico di magrezza per affermare se stessi. Ci sono
tante forme di questo morbo, ma per tutte si possono individuare caratteristiche comuni. La prima è il desiderio
di mantenere il proprio peso al di sotto dell’85% rispetto a quello previsto in rapporto all’altezza e all’età in modo
volontario e con notevoli sforzi. C’è poi un’intensa paura di aumentare il peso e perdere il controllo di ciò che si è
ottenuto con tanta fatica.
Si tratta di un approfondimento su una di quelle malattie che sorgono da sofferenze psicologiche che si ripercuotono sul corpo. Le informazioni raccolte sono volte a informare, per quanto generalmente e limitatamente, le persone
su un problema molto attuale che non deve essere sottovalutato e/o trascurato. Alexia e Barbara sono convinte
che l’opinione pubblica riduca la scelta delle ragazze colpite ad un solo desiderio di bellezza e perfezione estetica,
senza considerarne le cause più profonde. Purtroppo per questa malattia non è possibile trovare un medicinale
perchè ogni giovane ha una storia diversa e differenti problemi, per cui il primo aiuto che si può dare a queste
persone è superare il disprezzo e dare loro comprensione.
I giovani e le scienze 2007
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I giovani e le scienze 2007
Studio delle possibili applicazioni
della terapia oligo-catalitica in casi di SLA
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Casseri Tommaso (1989), Esposito Silvia (1989)
Liceo scientifico Amedeo di Savoia duca d’Aosta, Pistoia
Lo scopo del progetto è studiare e valutare il ruolo degli oligoelementi catalitici nella prevenzione o cura della Sla
(Sclerosi laterale amiotrofica). Silvia e Tommaso sono convinti che la biochimica non sia sufficiente per comprendere a fondo la biologia umana. Infatti la natura biologica vive di stimoli e funzioni regolati da segnali elettromagnetici definiti ultradeboli. La scienza e la tecnologia più progredite e raffinate sono oggi in grado di misurare e perfino
di riprodurre tali segnali: questo apre immensi orizzonti per l’indagine accurata degli stati di salute e di malattia e
di altrettanti profondi interventi terapeutici alla radice delle condizioni patologiche.
I due giovani cercano un supporto alla medicina funzionale tradizionale, usando gli oligoelementi in forma catalitica
per potenziare i farmaci e cooperare con essi. Il presupposto è che nell’organismo umano i processi biochimici
non sono regolati solo da messaggi ormonali, chimici o elettrici, ma anche da particolari onde elettromagnetiche,
i biofotoni, che sono una via di comunicazione tra cellule molto importante. Su queste basi i due ragazzi dello
Scientifico Amedeo di Savoia teorizzano che, in caso di malattia, potrebbero verificarsi oscillazioni elettromagnetiche alterate. La malattia sarebbe la conseguenza della somma delle oscillazioni errate. Gli oligoelementi in forma
ionica, avendo un’azione enzimatica, servono a riequilibrare gli scambi organici. Riescono pure a stabilire una
connessione tra l’azione degli oligoelementi e le cause della malattia e trovano che fosforo, magnesio e selenio
potrebbero risultare carenti o assenti in casi di Sla.
Ricerca dei metalli pesanti nel mondo delle api
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La Mendola Marta (1988), Rapetti Barbara (1989), Varotto Antonella (1989)
Itas C. Gallini, Voghera (Pv)
Il monitoraggio della qualità ambientale è generalmente eseguito utilizzando strumentazioni ad alto contenuto tecnologico, con costi elevati. Recenti studi cercano di dimostrare che è possibile mettere in relazione i dati ricavati
da queste strumentazioni con le concentrazioni di metalli pesanti misurabili nel miele prodotto dalle api. Il lavoro di
Antonella, Barbara e Marta verifica mediante spettrofotometria ad assorbimento atomico, se il miele possa essere
utilizzato come indicatore biologico di elementi in traccia quali i metalli pesanti e monitorare la qualità ambientale
relativamente alla presenza di rame (Cu), manganese (Mn), nichel (Ni), cromo (Cr), piombo (Pb).
Partono dal miele di Robinia e di Millefiori prodotto in alveari posti sia nell’istituto Itas Gallini di Voghera, localizzato
in una zona urbanizzata dell’Oltrepò Pavese, ma pure nella località collinare di Sant’Alberto di Butrio adiacente
alla valle Staffora. L’alveare è un potenziale accumulatore naturale di contaminanti che l’ape raccoglie dal territorio, perchè oltre a suggere il nettare dai fiori, preleva la propoli delle gemme, raccoglie il polline e beve l’acqua
presente nell’ambiente. Nella ricerca di sostanze necessarie al mantenimento della colonia, perlustra il territorio
circostante per un raggio di circa 2-3 km attorno all’alveare.
Le prove sono state eseguite su due campioni per ogni tipo di miele. Dall’esame dei valori si osserva che le concentrazioni dei metalli pesanti rilevate sono generalmente più significative nei campioni di miele prodotti nell’Istituto
Gallini. I risultati danno dunque un’indicazione di come il miele possa essere un sensibile indicatore della contaminazione ambientale da metalli pesanti, nonchè il più facilmente reperibile.
Helico
Cugnasco Paolo (1990), Montaldo Selene (1990), Operti Felipe (1990)
Liceo scientifico L. Cocito, Alba (Cn)
Correlato ad una vita sempre più stressante a causa dei veloci ritmi di lavoro moderni vi è il grande aumento dei
casi di ulcera gastrica. Una concausa importante che concorre alla formazione di questa malattia è l’infezione da
Helicobacter pylori a livello della mucosa gastrica.
Selene, Felipe e Paolo si concentrano sulla ricerca di un antibiotico biotecnologico che agisca sul metabolismo
dell’idrogeno basilare per la vita di Helicobacter pylori, scoperta del 1982 e valsa il premio Nobel agli scienziati
Robin Warren e Barry Marshall.
La migliore soluzione trovata è quella di obbligare Helicobacter pylori a produrre in continuo il repressore della
sequenza genica che sintetizza per idrogenasi, enzima fondamentale per la metabolizzazione dell’idrogeno, tramite la ricombinazione di un plasmide vettore. La novità di questo farmaco è riconducibile al fatto che non sfrutta
sostanze chimiche di sintesi ma solamente meccanismi biologici naturali.
Specchi infranti. Teoria dell’autismo
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Mazzucchelli Marco (1988), Sandrini Veronica (1989), Soverini Antonio (1987)
Istituto d’istruzione superiore F. Meneghini, Edolo, Brescia
Una speciale classe di cellule del cervello, i neuroni specchio, riflette il mondo esterno, rivelando come l’uomo
capisca, stabilisca rapporti con i suoi simili e impari. La risposta dei neuroni all’osservazione dell’azione è una
rappresentazione dell’atto nel cervello, a prescindere da chi lo esegua. Essi si attivano sia quando un individuo
compie determinate azioni, sia quando vede altre persone eseguire gli stessi movimenti. Le ricerche sui neuroni
specchio potrebbero rivelare importanti indizi sulle cause dell’autismo contribuendo allo sviluppo di nuovi metodi
di diagnosi e cura. L’ipotesi dei tre studenti del Meneghini è che un trattamento mirato a ristabilire questa attività
allevierebbe alcuni sintomi dell’autismo. Quindi le ricerche forniscono le prove che nelle persone affette da tale
malattia il sistema dei neuroni specchio è alterato; ma se le loro funzioni sono solo assopite, e non perse del tutto,
forse è possibile riportarle in vita.
Il lavoro di Veronica, Antonio e Marco non nasce con la pretesa di scoprire, bensì dall’interesse verso la ricerca
scientifica e l’importanza che essa ricopre nello sviluppo di nuovi metodi di diagnosi e cura delle malattie. Così
osservando le persone con disfunzioni cerebrali, si chiedono se sia possibile cercare di alleviare la loro triste situazione e quella dei loro familiari.
I giovani e le scienze 2007
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giovani e le scienze 2007
Ruota la matematica nel motore
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Achilli Elisabetta (1989), Chiodaroli Elena (1989), Gandolfi Paola (1989)
Liceo scientifico L. Respighi, Piacenza
Durante una visita al Duomo di Milano, osservando e analizzando le decorazioni presenti sulle facciate, Elena,
Elisabetta e Paola notano negli ornamenti di una finestra l’utilizzo e la ripetizione di una forma geometrica sconosciuta: un triangolo dai lati convessi, rivelatasi essere il triangolo di Reuleaux. Approfondendo la cosa, verificano
che esistono anche i poligoni di Reuleaux e che godono di interessanti proprietà, ad esempio hanno un numero
dispari di lati e hanno un perimetro che dipende esclusivamente dal diametro della circonferenza utilizzata per costruirli. Una figura ‘strana’, ma non troppo, se le tre ragazze la ritrovano in molti campi: dal mondo delle alghe, alla
numismatica ad attrezzi più disparati. Ci sono diatomee di quella forma, monete di diversi paesi, attrezzi utilizzati
negli idranti, nei trapani, nei proiettori.... Ma l’applicazione più interessante è nel motore Wankel.
Grazie a questo triangolo, infatti, Wankel ha progettato e la Madza ha poi costruito un motore rotativo con diversi
pregi rispetto al tradizionale motore alternativo. Ma ancor più interessante è il fatto che per un simile motore i
vantaggi supererebbero gli svantaggi nel caso di utilizzo di idrogeno come carburante, insomma un possibile
motore del futuro! Incredibile che da una figura ‘astratta’ e ‘statica’ come il triangolo di Releaux possano derivare
applicazioni così ‘pratiche’ e ‘dinamiche’ come un motore? Sicuramente, no! La matematica non è nuova a queste
applicazioni, ma scoprirle è sempre molto affascinante.
Progetto Robot sminatore
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Mangiullo Achille (1991), Romano Mirko (1991)
Itis E. Fermi, Francavilla Fontana (Br)
Le mine disseminate nel mondo ammontano a 100-150 milioni, con concentrazioni elevatissime in alcuni paesi. Si
stima in 24.000 e 26.000 il numero delle vittime (decessi e invalidi) provocate ogni anno dalle mine e dagli oggetti
inesplosi. Il 15% delle persone colpite è rappresentato da militari e il restante 85% dalla popolazione civile. Circa
il 54%, in maggioranza donne e bambini, muore prima di ricevere assistenza, anche perchè pochi riescono a
raggiungere i centri sanitari, laddove esistenti. Sminare è estremamente pericoloso e richiede un’enorme fatica da
parte degli artificieri. Fondamentale diventa pertanto l’impiego di robot con bracci meccanici dotati di sensore per
il rilevamento degli ordigni esplosivi.
Il progetto di Achille e Mirko, due sedicenni dell’Itis Fermi di Francavilla Fontana, riguarda lo studio di un robot
appositamente progettato per la ricerca di mine con parti metalliche. Il sensore è dotato di uno scudo di protezione in alluminio; è equipaggiato da un motore elettrico di avanzamento, un sensore metal detector posizionato su
un braccio mobile, una videocamera wireless abbinata ad un monitor e un sistema di comunicazione radio con
l’operatore.
Il modulo propulsivo si muove su ruote gommate e dentellate tali da assicurare la possibilità di avventurarsi nella
maggior parte dei terreni e permettere di esplorare, scoprire le mine e tornare indietro con un’alta affidabilità. La
telecamera wireless consente all’operatore di vedere quello che osserva il mezzo. Il risultato ottenuto dimostra
comunque che è necessario un forte miglioramento del processo tecnologico con la conseguente opportunità di
sensori di rilevamento delle mine di tipo diverso.
I razzi ad acqua
Maini Gabriele (1987)
Politecnico di Milano
Come funziona un razzo ad acqua? Per rispondere alla domanda Gabriele propone un modello teorico; ne tenta
l’applicazione, ma si scontra con problemi di difficile risoluzione, per superare i quali segue una via sperimentale.
Costruisce un razzo con materiali comuni (plastica e utensili da giardinaggio) e conduce diversi esperimenti sia in
laboratorio che in campo aperto.
Le prove in laboratorio sono utilizzate al fine di verificare l’applicabilità del modello alla realtà, e consistono nella
misurazione delle spinte totali e parziali agenti sul razzo mediante apparecchiature costruite appositamente allo
scopo. Gli esperimenti in campo aperto sono utilizzati per la comprensione dell’aerodinamica alla base di un razzo
modello e allo studio delle prestazioni dello stesso.
La somma delle conoscenze acquisite permette di trarre delle conclusioni positive relativamente all’applicabilità del
modello alla realtà, e l’ultima esperienza condotta in laboratorio è risultata molto positiva, tanto da discostarsi solo
del 9% dai dati misurati durante un volo reale del razzo. Il progetto presenta come suo punto di forza la verifica
sperimentale del modello teorico utilizzato, soprattutto nella costruzione artigianale di apparecchiature atte alla
misura delle grandezze fisiche desiderate. Inoltre il risultato è la sintesi di un tenace lavoro di sviluppo di un’idea,
attraverso molte difficoltà, insuccessi e delusioni. Esso rappresenta adeguatamente e in ogni suo aspetto lo sviluppo di una risposta scientifica a un problema.
Flumenergy
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Capurso Mauro (1988)
Liceo ginnasio M. Spinelli, Giovinazzo (Ba)
La filosofia di Mauro è semplice e chiara: per continuare a vivere nel mondo non necessitiamo di troppe novità, ma di
persone che sappiano sfruttare fino in fondo quelle già presenti. Per stare meglio non occorre inventare e brevettare
l’impossibile, forse basterebbe solo utilizzare correttamente le risorse a disposizione, puntando la nostra attenzione
sulla loro utilità sociale. Da qui il suggerimento di realizzare una micro centrale idroelettrica ad acqua fluente di potenza
inferiore ai 100 Kw già sperimentata e ampiamente utilizzata, ma sempre valida per la praticità, la convenienza e la semplicità nel rispetto dell’ambiente. Lo studente riassume pure l’iter burocratico per evidenziare le numerose possibilità che
lo Stato italiano offre a quanti vogliono operare nel settore della produzione elettrica a livello domestico.
Bisogna posizionare tre moduli di incanalamento dell’acqua proporzionali alla larghezza del fiume. L’acqua messa nelle
condotte viene dirottata dagli stessi moduli di incanalamento sulle pale di tre turbine Banki-Michell poste rispettivamente
a sinistra, a destra e al centro del fiume. Le turbine sono sorrette da una struttura semovibile in acciaio inox, trasversale
al letto del fiume. Bisogna, però, considerare che la portata del fiume non è costante, e che l’impianto Flumenergy si
serve della sola acqua superficiale. Le tre turbine sono perciò collegate tra loro in serie attraverso un unico asse orizzontale. Di qui alla produzione di elettricità il passo è breve. L’asse è inserito in un generatore posto sulla riva e scelto
tra quelli già sul mercato. Ad esso viene collegato un piccolo trasformatore. L’utilizzo di apparecchiature in commercio
dimostra che l’innovazione consiste nell’utilizzazione di strumenti e strutture tipiche di una centrale di grandi dimensioni
applicata ad un micro-impianto.
C’è la consapevolezza di non aver inventato niente di nuovo, ma di aver allargato l’orizzonte dello sviluppo nel campo
idroelettrico, perchè si pensa che possa costituire una risorsa ancora totalmente da sfruttare.
I giovani e le scienze 2007
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I giovani e le scienze 2007
Biotech contro acne
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Chiola Simone (1990), Destefanis Michele (1990)
Liceo scientifico L. Cocito, Alba (Cn)
Realtà sempre più frequente tra i giovani, spesso aggravata dallo stress, l’acne volgare provoca la colonizzazione
batterica dei follicoli. Questi batteri, presenti normalmente sulla pelle nell’età adolescenziale, diventano i protagonisti di un’infezione che può degenerare. Inizialmente si combatte il Propionibacterium acnes con saponi e detergenti, fino ad arrivare alla terapia antibiotica. Lo stress adolescenziale, lo sviluppo ormonale e l’attività endocrina sono
fattori che contribuiscono a peggiorare la malattia. Inoltre la terapia cortisonica è a sua volta causa di sgradevoli
effetti collaterali dell’organismo.
Così l’acne si presenta come un problema sia medico sia sociale. Michele e Simone si pongono una domanda:
ma perchè non vaccinarci contro questo temibile e dannoso batterio? Li aiuta la biotecnologia con l’opportunità di
studiare un vaccino ricombinante che conferisca immunità. L’idea è di stimolare le difese immunitarie del corpo
contro una speciale proteina sintetizzata del Propionibacterium acnes, che gli consente di legarsi alle cellule epiteliali umane; così i linfociti dovrebbero agire nel loro modo consueto e sintetizzare una serie di immunoglobuline
specifiche capaci di impedire al batterio la colonizzazione dei follicoli. La parola ‘ricombinante’ è alla base della
ricerca: infatti l’ingegneria genetica permette di utilizzare plasmidi ingegnerizzati che diventano opportuni vettori di
espressione per le proteine immunogene.
Sorgenti alpine cuneesi
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Abbona Valentina (1988), Borio Gianluca (1988), Morra Virginio (1988)
Liceo scientifico L. Cocito, Alba (Cn)
L’indagine sullo stato di salute delle sorgenti coinvolge il Liceo di Valentina, Gianluca e Virginio già dal 2000; il loro
progetto estende per la prima volta l’analisi alle valli alpine cuneesi. Il lavoro ha l’obiettivo di studiare le caratteristiche delle più note ed utilizzate fonti montane della provincia di Cuneo, in vista della successiva comunicazione
dei risultati alle rispettive comunità montane.
Le sorgenti sono state scelte secondo un criterio di fruizione: esse sono oggetto di frequente prelievo da parte di
molte persone, che dalla pianura vi si recano, per fare scorta d’acqua ritenuta di pregio. Ma c’è pure un criterio
geologico: sono, per la loro localizzazione, rappresentative di una delle tipologie geologiche presenti in valle.
Sulle acque vengono effettuate, nel Laboratorio del Liceo scientifico di Alba, le analisi necessarie a garantirne la
qualità, in accordo con le normative europee. Le ricerche sono effettuate con lo scopo di indagare le condizioni
della maggior parte delle fonti cuneesi, alle quali quotidianamente accede molta gente.
Si tratta di uno studio volto alla tutela del consumatore. Il progetto consiste dunque in una scrupolosa analisi
scientifica dell’acqua prelevata; si considerano i rischi che possono comportare le sostanze in essa disciolte all’organismo; viene fatto il confronto con i parametri riconosciuti a livello nazionale e comunitario; è interessante pure
l’analisi della morfologia valliva per la ricerca delle possibili cause di contaminazione delle sorgenti.
Problemi di traffico
Gatti Marta (1988), Karaj Bernard (1988), Pisaroni Michele (1988)
Liceo scientifico G. Aselli, Cremona
L’obiettivo del lavoro è studiare la dinamica del traffico cercando di cogliere il più possibile situazioni e criticità che
si presentano nella realtà. E come primo passo Marta, Bernard e Michele realizzano un simulatore implementato
sul foglio elettronico per rappresentare i veicoli come punti in movimento su un piano cartesiano; opportune variabili ‘di stato’ consentono di rappresentare in maniera realistica il loro comportamento. Il modello ottenuto viene
adattato ad una situazione reale, utilizzando delle rilevazioni statistiche e delle informazioni sulla geometria della
rete, calate poi nella realtà virtuale del foglio elettronico.
Il progetto scaturisce dall’idea di realizzare con mezzi a disposizione di tutti un modello che simuli una situazione
reale al fine di risolvere eventuali situazioni critiche. La scelta è sul traffico, un problema che, a partire dagli anni
Sessanta, con la diffusione su larga scala delle autovetture a uso privato, sta raggiungendo livelli allarmanti.
I tre studenti sanno bene che esistono già molti programmi. Ma loro intendono dimostrare che si possono ottenere
buoni risultati anche con strumenti elementari di cinematica, matematica e informatica. Il loro simulatore acquisisce
nel tempo sempre più potenzialità e aderenza alla realtà, permettendo di sperimentare diverse situazioni (strade a
due corsie, strade dove è possibile effettuare il sorpasso, strade dove è presente un semaforo) e di osservare gli
effetti che possono avere sulla mobilità, la traiettoria e la forma di una strada, aspetti che, in una rotatoria acquisiscono un’importanza fondamentale.
Astro Water Purification
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Brichese Matteo (1988), Liuzzo Scorpo Pietro (1988), Passalent Ivan (1988)
Iti A. Malignani, Udine
Il progetto propone la costruzione di un impianto di depurazione biologica di acque di scarico miste (civili e industriali) e l’applicazione di una nuova analisi di carattere biologico per valutare l’effettiva efficienza del depuratore.
Il sistema realizzato da Ivan, Matteo e Pietro vuole rimuovere una percentuale di inquinanti più elevata rispetto ai sistemi
tradizionali, in modo da riutilizzare le acque trattate per fini irrigui. La struttura possiede tre linee di intervento: fisica (rimozione
di spazzatura, sabbie e oli), biologica e dei fanghi (essiccamento del fango, utilizzabile come fertilizzante). La depurazione
biologica svolge un ruolo fondamentale, perchè abbatte gli inquinanti (azoto, fosforo, metalli pesanti, sostanze tossiche e
materia organica). Essa consiste di una serie di vasche, che rappresentano ecosistemi artificiali – quindi gestibili e pilotabili
– in cui i microrganismi usano la materia organica e le altre sostanze disciolte per il loro metabolismo; si viene così a creare
una catena alimentare, formata da produttori (batteri) e consumatori (protozoi). Nelle vasche aerobiche si formano i ‘fiocchi
di fango’, masse eterogenee costituite da sostanza organica e microrganismi, che sono la sede in cui avvengono le reazioni
biochimiche del processo depurativo. L’innovazione sta nel posizionamento di una vasca anaerobica (assenza di ossigeno
e nitrati) a monte delle vasche aerobiche (ossigenate) e una vasca anossica (assenza di ossigeno, ma presenza di nitrati) a
valle. La scelta progettuale consiste in: instaurare i cicli di aerobiosi ed anaerobiosi necessari per il processo di defosfatazione
(rimozione del fosforo); eliminare la competizione tra i processi di rimozione dell’azoto e del fosforo; togliere i metalli pesanti;
limitare particolari disfunzioni.
I tre ragazzi, inoltre, ritengono insufficienti le analisi chimiche tradizionali, in quanto puntiformi e incapaci di descrivere l’evoluzione delle comunità biologiche del fango. Per potenziare gli esami della struttura biologica del fiocco di fango (Sludge Biotic
Index) propongono un protocollo contenente delle semplici linee-guida per lo studio del fiocco e applicato un nuovo metodo
diagnostico, che usa un particolare crostaceo (Daphnia magna) molto sensibile agli inquinanti.
I giovani e le scienze 2007
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I premi del 2007
A - partecipazione ad eventi internazionali
• Fino a 3 progetti (massimo 6 studenti) al 19° concorso dell’Unione europea
per giovani scienziati con premi fino a € 5.000 e soggiorni studio (www.
europa.eu.int/comm/research/young-scientists); Valencia (Spagna), 14-19
settembre 2007;
• Esi 2007: 11a esposizione scientifica internazionale (www.milset.org), Durban (Sud Africa), 8-13 luglio 2007;
• 18a settimana internazionale Scienza natura (www.sjf.ch), Zurigo e Alpi
svizzere, 7-14 luglio 2007;
• 49° forum internazionale giovanile della scienza (www.liyf.org.uk), Londra
(Gran Bretagna), 25 luglio-8 agosto 2007;
• 14° premio internazionale dell’acqua per i giovani, con riconoscimenti fino
a $ 5.000 (www.siwi.org), Stoccolma (Svezia), 11-17 agosto 2007;
• 59a fiera internazionale della scienza e dell’ingegneria (www.sciserv.org);
Atlanta (Stati Uniti), 11-17 maggio 2008;
• Olimpiadi dell’ambiente, Turchia, luglio 2007; premio Fondazione Lombardia per l’ambiente ad un progetto in materia ecologico-ambientale (www.
flanet.org);
B - altri riconoscimenti
• Visita allo stabilimento per la produzione di farmaci del gruppo Sanofi Aventis ad Anagni (www.sanofi-aventis.it);
• Una settimana da ricercatore per l’autore del progetto con il miglior utilizzo
di tecniche e metodiche di laboratorio; premio offerto da CusMiBio (www.
cusmibio.unimi.it);
• Attestati di merito di prestigiose accademie e associazioni internazionali.
C - riconoscimenti
• Viaggio-studio per 2 professori sorteggiati tra quelli segnalati dai finalisti
(per il supporto ricevuto) e tra i docenti registrati e presenti alla cerimonia di
premiazione di martedì 17 aprile 2007 alla Fast.
I giovani e le scienze 2008
La selezione nazionale del 20° concorso dell’Unione europea per giovani scienziati
e di altri eventi internazionali ha le seguenti scadenze:
25 febbraio 2008
termine ultimo per la consegna dei progetti alla Fast
13-15 aprile 2008
esposizione dei progetti finalisti e premiazione
Per aggiornamenti:
www.fast.mi.it - e-mail: [email protected] - tel. 02.77790305/304 - fax 02-782485