Le applicazioni della parabola nella vita pratica sono molteplici.
La proprietà focale della parabola era conosciuta fin dall’antichità, infatti in questo modo furono costruiti i fari all’imbocco dei porti. Esiste una leggenda secondo la quale Archimede avrebbe distrutto la flotta romana durante l’assedio di Siracusa nel 213 a. C. Concentrando i raggi solari con appositi specchi, detti specchi ustori.
Uno specchio parabolico (che ha per sezione una parabola) consente all’onda piana che lo colpisce di essere riflessa in un unico punto, detto FUOCO, su cui si sommeranno tutti i raggi che arriveranno in fase.
Gli specchi parabolici vengono utilizzati nei più potenti telescopi astronomici, perché raccolgono in una zona ristretta l’energia luminosa captata dalla loro superficie.
Lo specchio parabolico viene utilizzato anche in oggetti di uso più comune. Nella zona in cui i raggi riflessi si concentrano arriva realmente sia la luce che il calore trattandosi di raggi reali e non di prolungamenti.
La cucina solare non funziona a pannelli solari, ma è composta da uno specchio parabolico che riflette i raggi solari su un contenitore posto sul punto di fuoco al centro della parabola.
Il contenitore assorbe il calore concentrato ed è in grado di cuocere e bollire ogni tipo di pietanza.
La parabola solare termica a concentrazione è una evoluzione del solare termico “classico”. I pannelli solari termici producono acqua calda soprattutto durante la bella stagione o in particolari zone, la parabola, invece, per le sue caratteristiche permette di raccogliere i raggi solari in maniera tale da riscaldare l’acqua a buone temperature anche in pieno inverno e in condizioni di cielo coperto. Questo è facilitato dal fatto che può essere dotata di una struttura rotante che segue il sole nei suoi spostamenti.
Nel punto di fuoco il calore viene assordito da un collettore nel quale scorre un fluido che trasmette l’energia raccolta in un serbatoio di accumulo collegato all’impianto termico e/o sanitario. Così è possibile produrre acqua calda a basso costo, ad impatto ambientale zero e in quelle zone che, per posizione geografica, non sono particolarmente assolate. La parabola a concentrazione solare è utilizzata sia in ambito industriale che in ambito commerciale; permette la realizzazione di sistemi di condizionamento per centri commerciali e sistemi di generazione di vapore per lavanderie, trattamenti di sterilizzazione in autoclavi, forni, bagni galvanici e settori industriali dove ciò è necessario.
L’intensa radiazione solare, concentrata su una superficie ridotta, induce anche fenomeni di fotoscissione delle molecole e fotocatalisi di reazioni chimiche permettendo un migliore smaltimento dei rifiuti organici ed una eventuale trasformazione in idrocarburi, mediante per esempio il processo di Fischer- Tropsch.
Con l’uso di specchi parabolici riflettendo anche possibile convertire l’energia solare in energia elettrica o meccanica mediante opportune macchine termine, basate sul ciclo di Stirling o sul ciclo di Brayton, o semplicemente riscaldando del vapore in pressione (ciclo Rankine). Il dish-stirling è un sistema per la produzione di energia elettrica da fonte rinnovabile solare composto da un concertatore solare ad inseguimento biassiale (tipo parabolone) accoppiato con un motore di Stirling posizionato sul fuoco del sistema.
In questi sistemi vengono utilizzati anche paraboloidi di alcuni metri di diametro che concentrano la radiazione sul ricevitore di Stirling di alcuni kW azionando un alternatore, che è direttamente collegato alla rete elettrica. Gli impianti a parabole lineari sono costituiti da un grande campo solare formato da una serie di collettori parabolici lineari collegati a tubazioni contenenti un fluido termovettore. Il fluido si riscalda ad alta temperatura producendo vapore che poi viene inviato al turboalternatore.
La parabola fornisce un eccellente modo per amplificare i suoni provenienti da una particolare posizione e allo stesso tempo attenuare altri suoni.
Ponendo un microfono piccolo nel fuoco si riceverà tutta l’onda sonora che colpisce il piatto della parabola, la quantità di energia sonora che colpisce il microfono viene incrementata di 5000 volte e si ricevono solo i suoni desiderati. Orientando opportunamente il microfono parabolico e collegandolo a delle cuffie si riescono a sentire anche rumori deboli e lontani. Su questo principio si basa il microfono per intercettazioni ambientali.
Sullo stesso principio si basano le parabole per la ricezione della televisione satellitare: in questo caso le onde ricevute sono magnetiche, con un apposito convertitore posizionato nel fuoco. Le parabole vengono orientate verso il satellite geostazionario che trasmette il segnale. Le onde elettromagnetiche vengono captate dal piatto dell’antenna e riflesse nel convertitore.
In modo analogo funziona anche il radiotelescopio,
una grande superficie parabolica che raccoglie le onde radio provenienti da una sorgente celeste. I radiotelescopi possono osservare molti oggetti diversi: le pulsar radio o i quasar, la mappatura dell’idrogeno e la misura dell’abbondanza di diversi elementi e molecole nello spazio. I radiotelescopi vengono usati anche per la comunicazione con le sonde spaziali in viaggio e per misure riguardanti il moto della Terra e la deriva dei continenti.
Se si pone una sorgente nel fuoco di uno specchio parabolico (per esempio una lampadina) i raggi riflessi formano un fascio parallelo all’asse, meno disperso e di più alta luminosità direzionata.
Questo principio viene sfruttato nella costruzione dei fari dei porti e nei fari delle automobili (il fascio di luce proiettato in una unica direzione in questo caso evita di abbagliare i conducenti delle auto provenienti in senso contrario). Lo stesso principio viene utilizzato per i flash, le torce elettriche e i proiettori in generale. La lampadina è piccola e le proprietà della parabola garantiscono un fascio di luce concentrato, molto pulito e ad alta luminosità.
Le antenne dei radar sfruttano le stesse proprietà: un impulso emesso da una sorgente posta nel fuoco viene collimato dall’antenna nella direzione dell’asse. Se l’impulso incontra un oggetto viene in parte riflesso all’indietro e focalizzato nel ricevitore del radar, situato nel punto focale. La distanza dell’oggetto è proporzionale al tempo trascorso tra l’emissione dell’impulso e la sua ricezione.
Gli specchietti stradali e gli specchietti retrovisori sono specchi parabolici convessi (la riflessione avviene sulla superficie esterna della forma parabolica, cosicché il fuoco giace dalla parte opposta dell’osservatore). Con tali specchi è possibile vedere oggetti sotto un grande angolo.
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