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Portale:Ingegneria/approfondimento

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Simulazione tramite analisi agli elementi finiti dell'impatto di un veicolo contro una barriera asimmetrica

Il metodo degli elementi finiti è una procedura che permette di approssimare i valori di una funzione qualsiasi in determinati punti.

Il metodo degli elementi finiti fu utilizzato per la prima volta dall'industria aeronautica dove era necessario analizzare complessi telai di aerei. L'iniziale discretizzazione di continui elastici con elementi mono dimensionali è stata intrapresa ad esempio da Hrennikoff nel 1941 e McHenry nel 1943 nel caso di sistemi ad elasticità piana utilizzando la loro analogia del traliccio, da Newmark per le piastre utilizzando i sistemi di intelaiatura di fondazione e da Parihk e Norris per i gusci utilizzando l'analogia dei telai spaziali.

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Di seguito sono indicate le pagine degli approfondimenti, le voci a cui fanno riferimento, la data di inserimento, e le branche di pertinenza:


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ultima modifica 22 luglio modifica

 
Posa dell'armatura metallica

Il cemento armato (la cui definizione più corretta sarebbe calcestruzzo armato o meglio ancora conglomerato cementizio armato) è un materiale usato per la costruzione di opere civili, costituito da calcestruzzo (una miscela di cemento, acqua, sabbia e aggregati, cioè elementi lapidei, come la ghiaia) e barre di acciaio (armatura) annegate al suo interno ed opportunamente sagomate ed interconnesse fra di loro.

È un materiale utilizzato sia per la realizzazione della struttura degli edifici (ovverosia dell'ossatura portante) o di manufatti come ad esempio, i muri di sostegno dei terrapieni.

Come l'acciaio, anche il cemento armato può essere realizzato in stabilimento per produrre elementi prefabbricati (in genere travi e pilastri).

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ultima modifica 22 luglio modifica

 
Girante di una turbina Pelton per centrali idroelettriche

Una turbina è una macchina motrice idonea a raccogliere l'energia cinetica e l'entalpia di un fluido e a trasformarla in energia meccanica.

La tipologia più semplice di turbina vede una parte fissa (distributore o statorica) e una parte mobile (girante o rotorica). Il fluido in movimento agisce sulla palettatura della parte rotorica, mettendola in rotazione e quindi cedendo energia al rotore.
I primi esempi di turbina furono i mulini a vento e le ruote idrauliche.

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ultima modifica 22 luglio modifica

 

Un ponte è una struttura utilizzata per superare un ostacolo naturale o artificiale, che si antepone alla continuità di una via di comunicazione. Avremo dei ponti propriamente detti se l'ostacolo è rappresentato da un corso d'acqua, avremo dei viadotti se l'ostacolo è una vallata (discontinuità orografica), avremo dei cavalcavia se l'ostacolo è rappresentato da un'altra via di comunicazione.

I ponti sono normalmente costruzioni dell'uomo per l'attraversamento di fiumi, arterie stradali e valli. Su di essi la gente può camminare o viaggiare in un veicolo per varcare un ostacolo sottostante. I ponti naturali (di pietra) invece non sono altro che il risultato di un fenomeno naturale. Il primo ponte fu probabilmente un semplice tronco d'albero caduto per caso fra le due rive di un fiume. Quando gli uomini si resero conto della sua utilità, avranno aggiunto un altro tronco parallelamente in modo da far passare carichi pesanti. Col tempo i ponti saranno stati sempre più perfezionati per renderli ancor più utili.


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ultima modifica 22 luglio modifica

 
Un semplice circuito elettrico composto da una sorgente e da una resistenza

Il circuito elettrico, in generale, è il luogo fisico ben definito in cui hanno sede fenomeni di natura elettromagnetica.

In maniera più specifica si definisce circuito elettrico l'interconnessione di elementi elettrici collegati insieme in un percorso chiuso in modo che la corrente possa fluire con continuità.

Per estensione vengono definiti circuiti elettrici anche i modelli matematici di tali entità. È comunque uso comune in ambito scientifico indicare con circuito elettrico solo i circuiti (e i relativi modelli matematici) che soddisfano con buona approssimazione il modello a parametri concentrati, dove sia cioè possibile assumere che tutti i fenomeni avvengono esclusivamente all'interno dei componenti fisici (cioè i componenti elettronici) e delle interconnessioni tra questi (escludendo quindi, per esempio, gli apparati contenenti antenne, appartenenti alla classe detta a parametri distribuiti).

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ultima modifica 22 luglio modifica

 
Diga ad arco utilizzata per produrre corrente elettrica

Una diga è uno sbarramento permanente su un corso d'acqua naturale che serve a creare un lago artificiale. A seconda dei materiali impiegati per la costruzione la diga può essere di calcestruzzo (o muratura), in terra, di pietrame o di materiale misto. Gli sbarramenti in calcestruzzo possono essere del tipo a gravità (anche alleggerita), ad arco o di tipologie miste (arco-gravità, volte multiple, ecc...).

La scelta del tipo di diga dipende essenzialmente dalla forma e dalla geologia della stretta del fiume e dai materiali da costruzione disponibili nelle vicinanze.

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ultima modifica 22 luglio modifica

 
Contenitori per la raccolta differenziata dei rifiuti

Per gestione dei rifiuti si intende l'insieme delle politiche volte a gestire l'intero processo dei rifiuti, dalla loro produzione fino alla loro sorte finale, e coinvolgono quindi: la raccolta, il trasporto, il trattamento (riciclaggio o smaltimento) e anche il riutilizzo dei materiali di scarto, solitamente prodotti dall'attività umana, nel tentativo di ridurre i loro effetti sulla salute dell'uomo e sull'ambiente.

Un interesse particolare negli ultimi decenni riguarda la riduzione degli effetti dei rifiuti sulla natura e sull'ambiente e la possibilità di recuperare risorse da essi, e la riduzione della produzione di rifiuti stessi.

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ultima modifica 22 luglio modifica

 
Scambiatore di calore a doppio tubo.

In impiantistica, lo scambiatore di calore è un componente in cui si realizza uno scambio di energia tra due fluidi a temperature diverse. In generale gli scambiatori sono sistemi aperti che operano senza scambio di lavoro, ovvero presentano un flusso costante di fluido e una distribuzione di temperatura a regime costante.

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ultima modifica 23 luglio modifica

 
Raffineria della Shell a Martinez in California.

Una raffineria di petrolio è uno stabilimento dove si separa il petrolio greggio, che è una miscela di idrocarburi, soprattutto idrocarburi paraffinici a diverso peso molecolare, nei suoi componenti, e dove questi ultimi vengono trattati per ottenerne altri, che vanno da composti organici leggeri, quali il GPL (miscela di propano e butano con tracce di etano e pentano) a composti pesanti quali asfalti e simili.


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ultima modifica 23 luglio modifica

 
Saldatura circonferenziale su un tubo

La saldatura è un procedimento che permette il collegamento permanente di parti solide tra loro e che realizza la continuità del materiale ove essa venga applicata. La saldatura nella sua accezione più comune presuppone l'apporto di calore localizzato tale da permettere la fusione del materiale. Tale materiale può essere il materiale componente le parti stesse che vengono unite, ma può essere anche un materiale estraneo ad esse, detto materiale di apporto: nel primo caso si parla di saldatura autogena nel secondo di saldatura eterogena o brasatura. La saldatura realizza un collegamento permanente che si differenzia da altri collegamenti permanenti (es. chiodatura o incollatura) che non realizzano la continuità del materiale. Con alcuni processi di saldatura autogena, qualora eseguita correttamente e secondo certi principi, viene garantita anche una continuità quasi totale nelle caratteristiche stesse del materiale delle parti unite.

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ultima modifica 23 luglio modifica

 
Componente Nord-Sud dell'accelerazione del suolo per il terremoto di El Centro del 1940

Un accelerogramma è un diagramma in funzione del tempo che rappresenta le accelerazioni indotte al suolo in un dato sito, in tre direzioni tra loro perpendicolari, durante un evento sismico.

Le prime rilevazioni accelerometriche risalgono intorno al 1940. L'accelerogramma più conosciuto di quel periodo è quello relativo al terremoto di El Centro, Imperial Valley in California. Poiché è riconosciuto ampiamente che la variabilità nella risposta di una struttura soggetta ad azione sismica è certamente riconducibile all'azione sismica stessa, è necessario disporre di modelli efficaci che rappresentino esattamente l'evento sismico. In base al tipo di analisi strutturale che si intende realizzare, si dispone di dati analitici diversi. Uno dei dati di base per la descrizione dell'azione sismica è appunto un accelerogramma, andamento temporale delle accelerazioni del terreno.

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ultima modifica 23 luglio modifica

 
Simulazione tramite analisi agli elementi finiti dell'impatto di un veicolo contro una barriera asimmetrica

Il metodo degli elementi finiti è una procedura che permette di approssimare i valori di una funzione qualsiasi in determinati punti.

Il metodo degli elementi finiti fu utilizzato per la prima volta dall'industria aeronautica dove era necessario analizzare complessi telai di aerei. L'iniziale discretizzazione di continui elastici con elementi mono dimensionali è stata intrapresa ad esempio da Hrennikoff nel 1941 e McHenry nel 1943 nel caso di sistemi ad elasticità piana utilizzando la loro analogia del traliccio, da Newmark per le piastre utilizzando i sistemi di intelaiatura di fondazione e da Parihk e Norris per i gusci utilizzando l'analogia dei telai spaziali.

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ultima modifica 23 luglio modifica

 
L'Itanium 2 una CPU VLIW

La Very Long Instruction Word o VLIW è un'architettura per microprocessori sviluppata per avvantaggiarsi dell'Instruction level parallelism (ILP). Un processore che esegue ogni istruzione in modo sequenziale sarebbe un processore molto lento e userebbe le prestazioni in modo inefficiente. Al fine di migliorare le prestazioni dei processori e quindi di utilizzare in modo efficiente le unità funzionali si sono sviluppate tecniche di esecuzione in grado di eseguire più istruzioni in parallelo. I primi metodi prevedevano la realizzazione di unità di elaborazione di tipo pipeline, in queste unità le istruzioni vengono elaborate come fossero in una catena di montaggio. Un'ulteriore miglioramento è stato portato dall'introduzione di più unità di calcolo in parallelo (più pipeline) al fine di ottenere microprocessori superscalari. Un'ulteriore miglioria è stata l'esecuzione fuori ordine delle istruzioni. Con questa modalità di esecuzione le istruzioni non vengono eseguite secondo l'ordine previsto dal programmatore ma secondo l'ordine che permette al processore di eseguirle in parallelo.

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ultima modifica 23 luglio modifica

 
Girante di turbina Francis

La girante è un organo rotante presente nelle macchine a fluido rotanti. Nelle macchine motrici la girante è la parte che viene mossa dal fluido, dal quale riceve energia. Nelle macchine operatrici, è la girante, invece, che col suo moto trasmette energia (che può essere sia cinetica, sia di pressione o entrambe) al fluido.

Tramite la girante avviene lo scambio di energia meccanica fra il fluido e la macchina. In una macchina operatrice tale energia sarà riconducibile a quella spesa dal motore per azionare la macchina, in quelle motrici all'energia meccanica prelevabile dall'albero di uscita. Questo bilancio non sarà in definitiva perfetto per via di forme di dissipazione che si manifestano come calore disperso e non recuperabile nell'ambiente.

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ultima modifica 24 luglio modifica

 
Il lancio di un razzo Redstone progettato da von Braun per il Mercury

Un razzo è un veicolo, un missile o un velivolo che ottiene la spinta per avanzare dall'espulsione di uno scarico provocato dalla reazione in un motore. Un razzo è quindi un endoreattore. Lo scarico è generato dal propellente che si trova all'interno del razzo. La spinta è dovuta alla terza legge di Newton. Il termine razzo è utilizzato anche per indicare il solo motore del razzo. Quando un razzo viene usato per inviare in orbita un satellite, si usa convenzionalmente il termine lanciatore.

Nella terminologia militare, generalmente un razzo usa propellente solido ed è senza guida. Questi razzi possono essere lanciati da aerei contro obbiettivi fissi come i palazzi, oppure da terra contro altri obbiettivi terrestri.

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ultima modifica 24 luglio modifica

 
Console del sistema

Il CDC 6600 fu il primo supercomputer costruito dalla Control Data Corporation nel 1963. In generale viene considerato il primo supercomputer con un ampio successo commerciale. Divenne il più veloce supercomputer della sua era essendo tre volte più rapido del precedente IBM 7030 Stretch. Rimase il più potente computer del pianeta tra il 1964 e il 1969 quando venne sorpassato dal successore CDC 7600. Fu il primo sistema a implementare lo scoreboarding.

L'organizzazione del CDC 6600 venne utilizzata da CDC per lo sviluppo del più semplice (e lento) CDC 6400 e in seguito per lo sviluppo di un sistema basato su due processori CDC 6400 che divenne il CDC 6500. Queste macchine sono compatibili a livello di codice con il 6600 ma per via del progetto più semplice e sequenziale sono sistemi più lenti. Il successore CDC 7600 inizialmente doveva essere compatibili con il codice del 6600 ma in seguito si abbandono la compatibilità per ottenere prestazioni migliori.

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ultima modifica 24 luglio modifica

 
Una CPU moderna

La CPU, acronimo dell'inglese Central Processing Unit, traduzione letterale unità centrale di elaborazione, anche chiamata nella sua implementazione fisica processore, è uno dei due componenti della macchina di Turing (l'altro è la memoria).

Compito della CPU è quello di leggere le istruzioni e i dati dalla memoria ed eseguire le istruzioni; il risultato della esecuzione di una istruzione dipende dal dato su cui opera e dallo stato interno della CPU stessa, che tiene traccia delle passate operazioni.

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ultima modifica 24 luglio modifica

La robotica è una scienza che studia i comportamenti degli esseri intelligenti, cerca di sviluppare delle metodologie che permettano ad una macchina (robot), dotata di opportuni dispositivi atti a percepire l'ambiente circostante ed interagire con esso quali sensori e attuatori, di eseguire dei compiti specifici. È una disciplina relativamente nuova, che affonda le sue radici nell'antico desiderio dell'uomo di costruire strumenti che possano liberarlo da compiti troppo faticosi, noiosi o pericolosi. Anche se la robotica è una branca dell'ingegneria in essa confluiscono gli studi di molte discipline sia di natura umanistica come biologia, fisiologia, linguistica e psicologia che scientifica quali automazione, elettronica, fisica, informatica, matematica e meccanica.

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ultima modifica 24 luglio modifica

 
Tac cranica

In radiologia la tomografia computerizzata, indicata con l'acronimo TC o CT (dall'inglese computed tomography), è una metodica diagnostica per immagini, che sfrutta radiazioni ionizzanti (raggi X) e consente di riprodurre sezioni (tomografia) corporee del paziente ed elaborazioni tridimensionali. Per la produzione delle immagini è necessario l'intervento di un elaboratore di dati (computerizzata).

È nota anche come tomografia assiale computerizzata o TAC (in inglese CAT da computed axial tomography), ma l'aggettivo "assiale" è attualmente inappropriato perché le nuove metodiche non acquisiscono più in un piano assiale, cioè trasversale, cosa che permette di produrre un'immagine alla volta, ma viene adottata una tecnica a spirale, così da ottenere più immagini in una scansione.

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ultima modifica 24 luglio modifica

 
Esempio di semplice diagramma di Gantt

Il diagramma di Gantt è uno strumento di supporto alla gestione dei progetti, così chiamato in ricordo dell'ingegnere statunitense che si occupava di scienze sociali che lo ideò nel 1917, Henry Laurence Gantt (1861 - 1919).

Usato principalmente nelle attività di project management, il diagramma è costruito partendo da un asse orizzontale - a rappresentazione dell'arco temporale totale del progetto, suddiviso in fasi incrementali (ad esempio, giorni, settimane, mesi) - e da un asse verticale - a rappresentazione delle mansioni o attività che costituiscono il progetto.

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ultima modifica 24 luglio modifica

 
Macchina CNC a 5 assi Deckel Maho

Le macchine CNC, che fino agli anni ottanta erano usate solo per lavorazioni ad alta precisione, sono oggi molto diffuse e impiegate in quasi ogni campo della meccanica. La tecnologia delle macchine CNC ha coperto un po' tutti i rami della meccanica; le macchine a CNC più comuni sono presse piegatrici, punzonatrici, torni, fresatrici e macchine di taglio lamiera (laser, ossitaglio, plasma, waterjet ecc.). Esse rappresentano l'evoluzione delle macchine NC, perché permettono il controllo numerico diretto da un computer esterno (DNC).

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ultima modifica 25 luglio modifica

 
Il Cray-1

Il Cray-1 è un supercomputer sviluppato nel 1976 da un team di progettisti guidati da Seymour Cray per la Cray Research. Il primo esemplare venne installato al Los Alamos National Laboratory e fu destinato a divenire uno dei più famosi e meglio riusciti supercomputer della storia.

All'inizio degli anni settanta Seymour Cray era impegnato per la Control Data Corporation su una nuova macchina chiamata CDC 8600, successore logico del CDC 6600 e CDC 7600. L'8600 era fondamentalmente costituito da quattro 7600 inseriti in un singolo involucro, con una speciale modalità di funzionamento supplementare che permetteva agli stessi di operare in modo "lock-step" in maniera simile al parallelismo SIMD.

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ultima modifica 25 luglio modifica

 
Tale edificio (un memorial statunitense) mostra come le lastre di alluminio pallinaturate (a destra) abbiano colori e riflessi simili a quelli della pietra bianca (a sinistra)

La pallinatura (chiamata anche con la denominazione anglofona shot peening) è un'operazione che consiste nel martellamento superficiale eseguito a freddo mediante un violento getto di pallini sferici, oppure di cilindretti ottenuti tagliando un filo (chiamati cut-wire).
Le macchine che eseguono detto trattamento, le pallinatrici, proiettano il getto verso i pezzi da lavorare tramite una o più giranti centrifughe in rapida rotazione oppure tramite aria compressa, in ogni caso i materiali utilizzati per la graniglia possono essere ghisa, acciaio, vetro e più raramente, ceramica.

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ultima modifica 25 luglio modifica

 
Rappresentazione di uno stato di tensione piano con il cerchio di Mohr

Il cerchio di Mohr è una rappresentazione grafica dello stato piano di tensione interna in un punto, proposta nel 1892 da Mohr. La rappresentazione è costruita riportando su un opportuno piano   (il piano di Mohr), le componenti normali   e tangenziali   dello stato di tensione su un generica giacitura passante per il punto. Al variare della giacitura nel piano del problema, i punti rappresentativi dello stato tensionale   descrivono nel piano di Mohr una circonferenza che costituisce il perimetro di quello che viene detto, appunto, cerchio di Mohr. La conoscenza del cerchio di Mohr permette di ricostruire lo stato tensionale su una qualsiasi giacitura passante per il punto ed, in particolare, di individuare le tensioni principali e le direzioni principali del problema piano di tensione.

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ultima modifica 25 luglio modifica

 
Nocciolo di un reattore nucleare

Un reattore nucleare a fissione è un sistema complesso in grado di gestire una reazione a catena in modo controllato e utilizzato come componente base nelle centrali nucleari che possono contenere più reattori nucleari nello stesso sito. Esistono reattori nucleari di ricerca, nei quali l'energia prodotta è trascurabile e reattori di potenza, utilizzati dalle centrali nucleari nei quali l'energia termica prodotta sotto forma di vapore acqueo viene convertita in energia elettrica attraverso turbine e alternatori. Allo stato attuale tutti i reattori nucleari si basano sul processo di fissione nucleare sebbene vi siano importanti studi su reattori a fusione nucleare che in futuro dovrebbero sostituire o affiancare gli attuali reattori a fissione.

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ultima modifica 27 luglio modifica

 
Acqua potabile che sgorga dal rubinetto casalingo.

L'acqua potabile è una risorsa primaria destinata al consumo e a fondamentali attività umane. Il D.Lgs. 31/2001 è il riferimento normativo italiano che, recependo la direttiva europea 98/83/CE, disciplina il campo delle acque potabili e definisce anche i criteri e i parametri analitici ai quali un'acqua deve sottostare per potere essere definita potabile.

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ultima modifica 27 luglio modifica

 
Sezione di un convertitore Bessemer

Il Convertitore Bessemer è un particolare forno a forma di pera utilizzato nella produzione industriale dell'acciaio, inventato nel 1856 da Henry Bessemer. È stato il primo forno a permettere la produzione dell'acciaio in un'unica fase di lavorazione. È anche conosciuto come Forno di Bessemer o processo Bessemer.

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ultima modifica 3 agosto modifica

 
Una semplice costruzione di dinamo, costruttivamente identica ad un motore DC.

Una dinamo è una macchina elettrica rotante per la trasformazione di lavoro meccanico in energia elettrica, sotto forma di corrente continua (DC, per gli inglesi, direct current) assumendo la funzione di trasduttore.

Nella sua forma più semplice consiste di una spira conduttrice (rotore) immersa in un campo magnetico (generato ad esempio da una coppia di magneti permanenti, i quali formano lo statore) e messa in rotazione da un albero.

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ultima modifica 3 agosto modifica

 
Compressore trasportabile

L'aria compressa è aria atmosferica compressa con un compressore alternativo o con una pompa e immagazzinata in un serbatoio oppure utilizzata subito. Serve per azionare utensili pneumatici e per soffiare, gonfiare, ripulire da polvere o limatura metallica. Talvolta è deumidificata prima di raggiungere il serbatoio con un deumidificatore installato all'uscita del compressore per scongiurare la condensa, che può causare ruggine e danni ai servomeccanismi. Dal serbatoio si distribuisce con tubature di plastica o metallo (di solito rame) verso i regolatori di pressione e i rubinetti a valvola a sfera dai quali si preleva con tubazioni flessibili per gli usi più disparati. Presso il serbatoio e i rubinetti di distribuzione è comune trovare manometri per il controllo della pressione e valvole di sicurezza. Eventuali nebulizzatori d'olio lubrificano i meccanismi degli utensili grazie al trasporto di minute goccioline attraverso l'aria.

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ultima modifica 3 agosto modifica

 
Evoluzione di Unix nel tempo

UNIX è un sistema operativo portabile per computer inizialmente sviluppato da un gruppo di ricerca dei laboratori AT&T e Bell Labs, fra i quali c'erano inizialmente anche Ken Thompson e Dennis Ritchie.

Unix è nato dall'intelligenza e dalla passione di alcune menti libere dei Bell Laboratories: dove molti vollero porre fine al progetto, altri lo portarono avanti, senza altro incentivo che quello della ricerca e della curiosità. A Unix si deve il concetto di Informatica come scienza autonoma; prima di allora essa era considerata un aspetto pratico delle scienze matematiche, una semplice applicazione di postulati teorici.

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ultima modifica 3 agosto modifica

 
Cassaforma in legno

La cassaforma, in edilizia, è l'involucro, realizzato mediante travi e tavelle in legno opportunamente collegati tra loro mediante chiodatura, dentro cui viene gettato il calcestruzzo allo stato liquido e dove esso rimane fino alla fine de processo di indurimento (o maturazione). A fine indurimento, la cassaforma perde la sua funzione e può essere rimossa (perché la struttura è ormai solidificata e in grado di reggersi da sola). La parola cassaforma è sinonimo di stampo, quando si parla di oggetti prodotti in modo seriale ma con la medesima tecnica del getto di materiale liquido che in seguito solidifica.

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ultima modifica 1 giugno modifica

 
Un microprocessore MIPS R4400 fabbricato da Toshiba

MIPS è l'acronimo di Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages, è un processore di architettura RISC sviluppato da MIPS Computer Systems Inc. (in seguito nota come MIPS Technologies, Inc).

Il MIPS è utilizzato nel campo dei computer SGI, e hanno trovato grossa diffusione nell'ambito dei sistemi embedded, dei devices di Windows CE e nei router di Cisco . Le console Nintendo 64, Sony PlayStation, Sony PlayStation 2 e Sony PlayStation Portable utilizzano processori MIPS.

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