Accessories: Watt's double centrifugal regulator, elastic rings, thaumatrope, centrifugal glass vase for coloured water and mercury, rotating mirrors, Tyndall's device, Newton's disk, device with sliding and coaxial masses, and Gravesande's centrifugal lift.

Accessori: doppio regolatore centrifugo di Watt; anelli elastici; taumatropio; vaso centrifugo di vetro per l'acqua colorata e il mercurio; specchi rotanti; apparato di Tyndall; disco di Newton, apparecchio a masse scorrevoli e coassiali; elevatore centrifugo di 'S Gravesande.

The origin of this rotational machine and of its first accessories is associated whit the discovery of centrifugal force and to its popularization for science teaching purposes. The Dutch physicist Christiaan Huygens (1629-1695) introduced the term and the correct formula of the centrifugal force in his work "De vi centrifuga" (1673). He was one of the first physicists to recognize that this force was responsible for the Earth's flattening at the poles and for its expansion at the equator; he also experimented by having a shaft run through a soft clay globe, and making the globe rotate rapidly around the shaft (experience of the elastical rings). In order to highlight the properties of this force, some centrifugal machines had been created since the early 18th century that were able to make several objects rapidly rotate by means of a crank. This machine soon became a standard device for public and private experiments. Its cumbersome original size (as the one illustrated in the classical lectures of Experimental Physics held by the abbot Nollet) was transformed in the nineteenth century: the machine was made smaller and more portable and henceforth became a standard equipment in schools. Other accessories also were added later.

L'origine di questa macchina di rotazione e dei suoi primi accessori è legata alla scoperta della forza centrifuga ed alla sua divulgazione per scopi didattici. Il fisico olandese Christiaan Huygens (1629-1695) introdusse, nel suo lavoro "De vi centrifuga" del 1673, il termine e la corretta formula della forza centrifuga. Egli fu tra i primi ad indicare in tale forza l'origine dello schiacciamento della terra ai poli e il rigonfiamento all'equatore nonché a sperimentare la sua idea infilando su un asse un globo d'argilla molle che ruotava rapidamente intorno ad esso (esperienza degli anelli elastici). Per mettere in evidenza le proprietà di questa forza, vennero in seguito ideate, a partire dai primi anni del settecento, alcune macchine centrifughe in grado di mettere in rapida rotazione, tramite manovella, oggetti diversi. La macchina ben presto diventò un apparecchio standard per dimostrazioni sperimentali pubbliche e private. Dalla ingombrante forma settecentesca (qual è quella ad esempio illustrata nelle classiche lezioni di fisica sperimentale dell'abate Nollet) la macchina si trasformò, nell'ottocento, in una forma più contenuta e facilmente trasportabile, entrando stabilmente nel corredo strumentale delle scuole ed arricchendosi di nuovi accessori.

Description: The machine consists of a rectangular cherry-wood base; a painted iron flywheel with a wooden handle and a vertical brass rotation shaft are fitted onto the base. The shaft has a join with a pressure screw for the steady mounting of the accessories to the rotation shaft. A robust leather belt allows for the transmission of the manual rotation of the flywheel to the rotation shaft.

Descrizione: la macchina è costituita da una base rettangolare in ciliegio su cui sono montati un volano in ferro verniciato con manico in legno e un albero di rotazione verticale d'ottone. Questo presenta un "attacco" mediante vite di pressione per il fissaggio solidale dei vari accessori all'asse di rotazione. Una robusta cinghia in cuoio provvede a trasmettere la rotazione manuale del volano all'asse di rotazione.

This is a demonstrating model of Watt's famous safety device that regulates the inlet of steam into the boilers of the steam engine. It was projected and put into practice for the first time by the Scottish mechanician James Watt (1736-1819).

Questo apparato è un modello dimostrativo del famoso dispositivo di sicurezza del Watt per regolare l'afflusso di vapore nelle caldaie della macchina a vapore. Fu ideato ed applicato per la prima volta dal meccanico scozzese James Watt (1736-1819).

Description: It consists of an iron frame that is formed by a double articulated parallelogram with brass joints, the main arms of which end with two identical brass spheres, and are supported by the two other arms, which are, in turn, bound to an anular slide running through the vertical rotation shaft.

Descrizione: si compone di un telaio in ferro formato da un doppio parallelogramma articolato, con giunzioni d'ottone, i cui bracci principali, terminanti con due masse sferiche uguali d'ottone, sono sostenuti dai rimanenti due bracci, vincolati ad un corsoio anulare che scorre lungo l'albero verticale di rotazione.

Function: When the frame rotates, the centrifugal force lifts the spheres as well as the slide. The slide was originally connected, by means of a small rod, to a valve that automatically controlled the movement of the steam engine through the regulation of the inlet of steam into the boiler's cylinder.

Funzionamento: quando il telaio si pone in rotazione, le sfere si alzano per la forza centrifuga e con esse il corsoio che era collegato, storicamente, mediante un'asticella, ad una valvola che controllava automaticamente il movimento della macchina a vapore attraverso la regolazione dell'immissione del vapore nel cilindro della caldaia.

If they are quickly rotated, these elastic rings simulate the effects of the centrifugal force on the flattening of the Earth's poles.

Simulano, se ruotati velocemente, gli effetti della forza centrifuga sullo schiacciamento polare del globo terrestre.

Description: There are two thin steel painted rings that cross to form a 90° angle and are mounted at their points of intersection to two brass disks: the lower one is fixed and while the upper one is mobile and can slide along the diametrical shaft linking the two disks.

Descrizione: si tratta di due anelli verniciati in lamina d'acciaio, incrociati a novanta gradi e montati nei loro punti di giunzione a due dischi d'ottone: l'inferiore fisso e il superiore mobile e scorrevole lungo l'asse diametrale congiungente i due dischi.

Function: By inserting the end pin of the shaft into the rotational machine, one perceives the typical ellyptical deformation of the rings as a result of the rapid rotation.

Funzionamento: Inserendo il perno terminale dell'asse nella macchina di rotazione, viene visualizzata, con una rapida rotazione, la tipica deformazione ellittica degli anelli.

This simple "optical toy" was extremely popular in the 19th century and it was historically one of those devices invented to give evidence of the persistence of the image in the retina; along with this, other small instruments were created that were able, through sequential images, to create the illusion of movement and therefore paved the way to the development of cinematographic techniques. The thaumatrope or "magic disk", created in 1825, is generally attributed to Dr. John Ayrton Paris (1785-1856), one of the most famous physicians and physiologists in England.

Questo semplice "gioco ottico" molto popolare nel XIX secolo, fu, storicamente, tra i primi apparati ad essere inventato come prova della persistenza dell'immagine sulla retina; con esso iniziarono a prodursi piccoli apparecchi che, tramite immagini in sequenza, crearono l'illusione del movimento e aprirono così la strada allo sviluppo delle tecniche cinematografiche. Il taumatropio o "disco magico", ideato nel 1825, è generalmente attribuito a John Ayrton Paris (1785-1856), uno dei più famosi medici (e fisiologi) d'Inghilterra.

Description: It consists of a thick board with carved wooden edges that is provided, on its lower edge, at the level of its main axis, with a brass pin fixing the board vertically on the rotational machine. The two sides of the board are completely painted, and they reproduce, with careful drawings and colours, two complementary images: a bird observing a fly and a cage.

Descrizione: consiste in una spessa tavola dai contorni lavorati in legno, fornita sul bordo inferiore, in corrispondenza del suo asse maggiore, di un perno d'ottone che incastra la tavola verticalmente sulla macchina di rotazione. Su entrambe le facce di essa, interamente pitturate, sono riprodotte, con disegni e colori particolarmente curati, due immagini complementari: un uccello che osserva una mosca e una gabbia.

Function: By making the device rotate rapidly, one produces, as a consequence of the persistance of the image in the retina, the overlapping of the two images and the illusion of seeing a bird in a cage observing a fly outside the cage.

Funzionamento: mettendo in rapida rotazione l'apparato, si produce, per la persistenza dell'immagine sulla retina, la sovrapposizione delle due figure e l'illusione di guardare l'uccello nella gabbia mentre osserva, fuori di essa, una mosca.

This device demonstrates the effects of centrifugal force on one or more liquids that cannot be mixed together.

Questo accessorio evidenzia gli effetti della forza centrifuga su uno o più liquidi non mescibili tra loro.

Description: A spherical glass vase rests upon a brass cylinder joined to a stem that fits on the rotational machine. The upper part of the vase has a circular opening which fits into a brass ring.

Descrizione: un vaso sferico di vetro ha il fondo che poggia su un cilindro d'ottone al quale è solidale un gambo che si incastra sulla macchina di rotazione. Superiormente la boccia presenta un'apertura circolare il cui collo è incastrato in una ghiera d'ottone.

Function: By making the vase, which is filled with coloured water, quickly and uniformly rotate, after a constant speed is reached, one usually achieves the classic paraboloidal configuration of balance of the free surface of the liquid that is subject both to gravity and to the centrifugal force. When mercury is added to the vase, as a consequence of the centrifugal force, it moves to the most distant part of the rotational axis and separates from the coloured water that, in turn, moves to the internal part.

Funzionamento: sottoponendo ad una rapida ed uniforme rotazione la boccia riempita con acqua colorata, si osserva, a regime, la classica configurazione parabolica di equilibrio della superficie libera del liquido soggetta contemporaneamente alla forza di gravità e a quella centrifuga. Aggiungendo del mercurio nella boccia, questo si dispone, per effetto centrifugo, nella parte più lontana dell'asse di rotazione, separandosi dall'acqua colorata che si porta nella parte interna.

They are used for acoustic experiments, for example, the analysis of sound vibrations.

Per esperienze d'acustica, ad esempio per l'analisi delle vibrazioni sonore.

Description: The device consists of a cube the walls of which are covered with paper (although empty inside) and the lateral surfaces of which are made of plane mirrors. A brass shaft passing through the centre of the two base surfaces and inserted into the rotation machine permits the uniform rotation of the mirrors.

Descrizione: è un cubo a pareti in ferro foderato di carta (internamente vuoto) con le quattro superfici laterali costituite da specchi piani. Un asse d'ottone, passante nel centro delle due superfici di base ed inserito nella macchina di rotazione, permette la rotazione uniforme degli specchi.

Function: This device is generally used with a manometrical capsule and allows for the observation, through the reflection of the rotating mirrors, of the length of the oscillations of the manometrical flame that are produced by the sound vibrations transmitted to the capsule. The oscillations of the flame assume the form of a serrated band of light.

Funzionamento: questo accessorio viene generalmente usato con una capsula manometrica che permette di osservare, attraverso la riflessione negli specchi rotanti, le oscillazioni in lunghezza della fiamma manometrica prodotte dalle vibrazioni sonore trasmesse alla capsula. Esse assumono la forma di una striscia luminosa seghettata.

This simple device clearly illustrates the conversion of mechanical energy into heat.

Questo semplice apparato mostra, con evidenza, la conversione dell'energia meccanica in calore.

Description: It consists of a small brass tube that fits into a wooden pair of pliers. The inner part of each clip has a leather gasket to facilitate the overheating due to friction. The tube, which is generally filled with ether, is closed with an oak-cork and in the lower part it has a pin that may then be fitted into the rotation machine.

Descrizione: costituito da un piccolo tubo d'ottone incastrato in una pinza in faggio avente nelle ganasce una guarnizione in cuoio per facilitarne il surriscaldamento mediante l'attrito. Il tubo, che si riempie generalmente di etere, è chiuso da un tappo di sughero ed ha inferiormente un perno che si adatta alla macchina di rotazione.

Function: By making the tube rotate quickly, while it is manually held in the grip of the pliers, after a few turns a certain amount of heat is transmitted to the liquid, thus causing it to boil due to the friction. When the vapour pressure has reached a sufficient level, it will violently eject the cork.

Funzionamento: mettendo in rapida rotazione il tubo, tenuto stretto manualmente nella morsa della pinza, questo, per attrito, cederà in pochi giri al liquido una quantità di calore tale da portarlo in rapida ebollizione. La pressione di vapore accumulata, non appena sufficiente, proietterà con violenza il tappo di sughero verso l'esterno.

When this accessory is set rapidly into a rotation, it shows the recomposition of colours into white light.

Questo accessorio, posto in rapida rotazione, mostra la ricomposizione dei colori in luce bianca.

Description: It consists of a metal disk with a stem that is inserted into the rotational machine. Its surface is painted and radially divided into 14 sectors. The sectors opposite one another have matching colours. The seven main sectors are coloured according to the angular extension that is proportional to the colours of the iris.

Descrizione: è un disco metallico con gambo per l' "attacco" alla macchina di rotazione. La superficie è pitturata e divisa radialmente in 14 settori di cui quelli, tra loro a due a due opposti, hanno la medesima colorazione. I sette settori principali sono colorati secondo una estensione angolare proporzionale ai colori dell'iride.

Function: When the disk rotates rapidly the colours mix together, in a single visual perception, forming white light. In order to achieve this result, the angular speed applied to the disk must be high enough to make every single portion of colour stay on the eye's retina for less than 1/10 of a second.

Funzionamento: ruotando rapidamente il disco, i colori si fondono, in un'unica sensazione visiva, in luce bianca. Per avere tale risultato, occorre però che la velocità angolare impressa al disco sia tale per cui ciascuna porzione di colore permanga sulla retina dell'occhio per meno di 1/10 di secondo.

This is a device illustrating the properties of centrifugal force.

E' un dispositivo che evidenzia le proprietà della forza centrifuga.

Description: It consists of a horned frame made of painted iron, which is provided with a stem that can be fixed to the rotational machine; a brass rod is mounted onto the frame perpendicularly to the rotation shaft and is made taut through two brass wing nut screws that apply pressure to the two extremities of the frame. Two pairs of spheres, which are made of ivory and chestnut, respectively, may be threaded on the brass rod in any combination and and they slide freely along the rod. The ivory pair is made of spheres that have the same dimensions and that are connected by a (broken) rope the extremities of which were fixed to the spheres by a pair of metal pegs. The chestnut spheres have different diameters and the mass of the first sphere is approximately twice that of the second. The smaller sphere has two hooks; a long iron spring fitted around the rod allowing for different combinations of the connection of the spheres and acting as a quality dynamometer of the centrifugal force.

Descrizione: è costituito da un telaio a manubrio in ferro verniciato, munito di gambo da fissare sulla macchina di rotazione; sul telaio è montata, e ben tesa tramite due viti d'ottone agenti a pressione tra gli estremi del manubrio, un'asta d'ottone perpendicolare all'asse di rotazione, nella quale possono essere infilzate, a turno e scorrere liberamente, due coppie di sfere rispettivamente in avorio e in castagno. La coppia in avorio è costituita da sfere delle medesime dimensioni collegate da una cordicella (rotta) i cui estremi erano fissati alle sfere mediante una coppia di pioli metallici. L'altra coppia, ha diametri differenti e masse, all'incirca, l'una il doppio dell'altra. La sfera di raggio minore è munita di due ganci ad uncino; una lunga molla in ferro infilzata nell'asta e variamente connessa alle masse, funge da dinamometro qualitativo della forza centrifuga.

Function: By making the frame rotate, the spheres, suitably placed and/or connected to one another, move according to their centrifugal force, hightlighting a motion that depends on the angular speed, on their mass, and on the distance from the rotation shaft.

Funzionamento: ponendo in rotazione il telaio, le sfere, opportunamente posizionate e/o collegate tra loro, si muovono sotto le rispettive forze centrifughe, evidenziando un moto dipendente dalla velocità angolare, dalla massa e dalla distanza dall'asse di rotazione.

This device qualitatively displays, through the lifting of a weight, the intensity that a central force must transmit to a small brass cylinder so that it may keep moving along a circular trajectory.

Questo dispositivo visualizza qualitativamente, tramite il sollevamento di un peso, l'intensità che una forza centrale deve imprimere ad un cilindretto d'ottone per mantenerlo lungo una traiettoria circolare.

Description: It consists of two iron rods that are perpendicularly fixed to a cylindrical brass base, which is provided in its lower part with a stem that may be inserted into the rotational machine. The vertical rod coincides with the rotation shaft of the system. Two brass cylinders with different masses are threaded onto the two rods and slide along them both horizontally and vertically. The two cylinders are linked by means of a string that passes through a pair of brass pulleys, which are placed on the cylindrical base of the joint (at the 90° angle where the two rods are connected) and at the top of the vertical rod. The vertically sliding cylinder (which is of a greater mass than the one that slides horizontally) has, in its sliding direction, a groove which is run through by the string connecting the two pulleys.

Descrizione: consiste di due aste in ferro, fissate perpendicolarmente ad una base cilindrica d'ottone, munita inferiormente di un gambo da applicare alla macchina di rotazione. L'asta verticale coincide con l'albero di rotazione del sistema. Due cilindri d'ottone di diversa massa sono infilati e possono scorrere lungo le due aste in direzione orizzontale e verticale. I due cilindri sono collegati tra loro da uno spago che passa su una coppia di carrucole, anch'esse d'ottone, posizionate rispettivamente sulla base cilindrica dell'attacco (nel punto di raccordo ad angolo retto delle aste) e sulla cima dell'asta verticale. Il cilindro che scorre verticalmente (di massa maggiore rispetto all'altro che scorre orizzontalmente) presenta, nella direzione di scorrimento, un canale in cui passa lo spago che collega le due carrucole.

Function: When the device rotates, the lighter mass produces the upward movement of the heavier mass as a result of the centrifugal force.

Funzionamento: ruotando l'apparato, la massa più leggera, per l'azione centrifuga, produce l'ascensione verticale di quella più pesante.

General bibliography: Gravesande [1742], vol. I, p. 193, table XX; Salleron [1864], pp. 30-33; Damiani [c. 1890], p. 19; Brenni [1986], p. 27; Turner G. [1987], p. 391.

Bibliografia: 'S Gravesande [1742], Vol. I, p. 193, Tab. XX; Salleron [1864], pp. 30-33; Damiani [circa 1890], p. 19; Brenni [1986], p. 27; Turner Gerard L'E. [1987], p. 391; Mantovani [1994], pp. 12-19.