Alianti: pensare come un progettista Teach article

Tradotto da Rocco G. Maltese. Progettare le ali di un aliante puo’ aiutare gli studenti a capire le forze e il lavoro di un ingegnere progettista.

Maria e Michele anno avuto delle buone idee ma trovano delle difficolta’ a metterle in pratica: hanno bisogno dell’aiuto della tua classe per far volare un aliante in linea retta dalle finestre delle loro camerette.

Per circa tre ore e mezzo, un piccolo gruppo di studenti (di eta’ compresa tra 9-12 anni) lavoreranno insieme per capire in che modo le forze possano permettere a delle macchine abbastanza pesanti come gli alianti a volare, e quindi progettare un provare il proprio aliante.

La sfida degli “oggetti volanti”

Materiali

• Colla
• Nastro adesivo
• Gancetti per fogli
• Creta per modellismo
• Corde
• Forbici
• Nastro graduato
• Spago adatto per il “traino”

Per costruire il lanciatore:

• Cartone spesso
• Elastici

Per l’aliante:

• Modellino standard per la fusoliera dell’aliante^w1
• Cannucce per bevande  o per modellismo
• Bastoncini dei lecca-lecca
• Rotoli resistenti di carta – sia carta normale o di giornale
• Carta carbone
• Giornali
• Sacchetti di plastica sottile
• Stoffa leggera

Le informazioni aggiuntive, immagini ed isruzioni possono essere tratte dal web nella sezione ‘materiale aggiuntivo.

Procedura

Prima della lezione, l’insegnante dovrebbe:

• Costruire uno o piu’ catapulte (vedi istruzioni online ^w1) per testare l’aliante.
• Preparare tante fusoliere  quante se ne ritengono necessarie per l’intera classe (vedi istruzioni online ^w1).
• Disporre di un paio di aree di prova sul terreno all’aperto, utilizzando del nastro adesivo per delimitare la linea di lancio e una linea perpendicolare lunga 3 metri.

Email da Mary

Da: michaelandmary@monotreme.co.uk

A: Pegasusyr5

Argomento: Per favore un aiuto!

Allegato: Foto della nostra strada  street.jpg

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Caro Year 5,

Per favore aiutaci!

Il vostro preside suppone che potreste essere le persone piu’ adatte ad aiuarci con i problemi che siamo chiamati a risolvere.

Il mio nome e’ Mary e la finestra della mia cameretta è di fronte alla finestra della cameretta del mio amico Michael. Abbiamo pensato che sarebbe divertente costruire un modellino di aliante che viaggi dalla mia finestra a quella di Michael (e analogamente dalla sua alla mia). Con questo sistema potremo mandarci dei messaggi e , se ne potessimo costruire uno abbastanza resistente, forse anche dei piccoli doni. 

Potete aiutarci a trovare degli articoli che parlino di modellismo di alianti che funzionino? Ho allegato una foto delle nostre case, che potrebbero aiutarvi.

Grazie per il vostro aiuto,

Mary

1. Mary, con la sua email ha sottoposto agli studenti la gara avendo anche inviato la foto delle case dei ragazzi (vedi riquadro). Le finestre delle loro camerette (1 m x 1m) sono dirimpetto una all’altra ad una distanza di 3 metri. Questo automaticamente  pone le specifiche del problema: gli studenti hanno bisogno di costruire n aliante che dovra’ essere in grado di volare er almeno 3 m, tra due punti posti alla stessa altezza.
2. Discutete le specifiche chiave della gara. Per cinque minuti, gli studenti a piccoli gruppi dovrebbero stilare un elenco affinche` il loro aliante sia adeguato alla sfida posta da Michael e Mary (cioe’ la distanza di volo, il percorso, e il peso da trasportare). Essi devono rendersi conto anche che l’aliante dovrebbe essere costruito con del materiale comune in modo che Mary e Michael lo possano ricostruire. 
3. Discutere le specifiche degli alianti. Mostrate agli  alunni  aerei e alianti^w1 e chiedere loro di elencare per cinque minuti, le differenze tra  aeroplani e alianti, e come pensino che gli alianti possano decollare. Mostrategli un video su Youtube^w2 del lancio di un aliante.
4. Condurre una discussione di cinque minuti sulle singole componenti di un aliante (ad esempio la cabina di guida, la fusoliera, le ali e la coda) e il ruolo di ogni singola parte^w1.
5. Esplorare il ruolo delle forze nel volo mediante le seguenti attivita’ (circa 20 minuti ciascuna):
   1. Utilizzare la corda per simulare il gioco del tiro alla fune e illustrare l’equilibrio delle forze affinchè la corda rimanga ferma. Gli studenti dovrebbero capire che la fune si muove nella direzione dove viene esercitata una forza maggiore, e che le forze di uguale entitá agenti in direzioni opposte si bilanciano.
   2. Utilizzare un aereo di carta, discutere l’influenza della gravitá (cosa succede quando lasciamo andare l’aeroplanino senza lanciarlo?) della portanza e delle forze peso (come chiamiamo la forza che sostiene e aiuta l’aliante a volare? Cosa bisogna fare affinchè l’aliante possa librarsi nell’aria?).
6. Indagare le proprietá dei materiali utilizzti per le ali. Dopo aver analizzato le fotografie di vecchi aeroplani, discutere sulle più importanti caratteristiche delle ali: quale struttura dovrebbero avere per risulatere allo stesso tempo leggere e rigide, e l’involucro dovrebbe essere il piú leggero possibile.
7. Sperimentare come si puó modificare la rigiditá dei materiali, ad esempio la carta: ad esempio prendere cinque fogli di carta, lasciare il primo senza modifica, piegare gli altri in varie forme, triangolo, tubo, nella forma di una W, e sceglierne una a vostro piacimento. Quindi realizzare due brevi esperimenti^w1:
   1. Porre il foglio piegato secondo una certa forma su un tavolo e schiacciarlo verso il lato cosí piú della metá di ciascuna forma si allarghi verso i lati (avrete bisogno di trannere un estremo in modo che non cada). Gli studenti si accorgeranno che alcune forme non si piegheranno perchè piú rigide, sebbene siano costituiti dello stesso materiale.
   2. Spostare i fogli piegati nelle varie forme sul tavolo. Sono in grado di rimanere in piedi da soli? Cosa succede se li pressiamo delicatamente?

8. Sceglere i materiali migliori: sulla base degli esperimenti effettuati in precedenza, chiedere agli studenti di determinare quali materiali dovrebbere essere i migliori per costruire la struttura delle ali, ricoprirle e assemblarle tutte  assieme. Rammentare agli studenti che alcuni materiali possono rendersi piú rigidi solo cambiando la loro forma, ad esempio la carta puó essere adatta sia per costruire la struttura delle ali che per la copertura.
9. Iniziare la costruzione! Si impiegherá all’incirca 30 minuti.
   1. Dotate ogni gruppo di una fusoliera.
   2. Usando il materiale che hanno scelto, gli studenti dovranno disegnare uno stemma sulle ali.
   3. Gli studenti dovranno quindi costruire le loro ali e incollarle al cartone della fusoliera.

10. Effettuare dei test per migliorare l’aliante; questo dovrebbe prendere circa 60 minuti.
    1. Portare la catapulta alle aree di lancio che avrete preparate prima, e mostrate il processo di lancio a vostri studenti.
    2. Gli studenti dovranno verificare se i loro progetti soddisfano le specifiche definite al passo 2. Non è necessario che siano perfetti: solo poche idee, all’inizio funzionano veramente, è lavorando che l’ingegnere impara a migliorarsi.
    3. Gli studenti dovrebbero osservare le fallimenti  nei loro modelli, e riflettere sulle cause che le hanno generate e come correggerle. Dopo aver modificato le loro ali, dovrebbero riprovarli. Cause comunemente verificate sono: (il peso eccessivo e lo sbilanciamento di pesi) le loro soluzioni si possono trovare online^w1.