Ramp walker

Descrizione e caratteristiche fisiche

I giocattoli denominati "ramp walker" sfruttano la forza di gravità, sotto l'azione della forza d'attrito, per scendere lentamente lungo una rampa (piano inclinato). Essi rappresentano dei validi modelli di dinamica passiva. La dinamica passiva si riferisce al comportamento dinamico di sistemi meccanici non alimentati (McGeer, 1990).  La dinamica di questi giocattoli è molto complessa, ma può essere qualitativamente descritta in termini energetici. L'energia potenziale iniziale posseduta dal giocattolo, per la sua posizione in cima alla rampa, si converte gradualmente in energia cinetica e ciclicamente in energia potenziale elastica del giocattolo per le deformazioni elastiche oscillatorie che esso subisce durante il moto discendente. In conclusione, per effetto dell'attrito tra i pedi e la superficie della rampa, l'energia potenziale iniziale viene convertita parte in energia cinetica traslazionale e parte in calore a causa dell'attrito.

Durante il moto discendente lungo la rampa, il giocattolo si dondola avanti e indietro da una gamba all'altra e a destra e sinistra. Una gamba anteriore entra in contatto con la superficie della rampa mentre l’altra gamba si solleva, facendo “camminare” il giocattolo. In questo processo, parte dell'energia potenziale del giocattolo si converte in energia cinetica e parte viene dissipata per attrito. Di conseguenza, il giocattolo compie un moto oscillatorio con frequenza costante e un moto discendente con velocità costante.

Affinché la rampa funzioni, deve avere un corretto angolo di inclinazione e una superficie con un certo attrito.  Se la superficie della rampa è troppo liscia, il giocattolo scivolerà giù;  se è troppo ruvida, il giocattolo non si muoverà affatto. Se la rampa è troppo inclinata, il giocattolo si ribalterà in avanti;  se è poco inclinata, il giocattolo resterà fermo.

Notizie storiche

Questo tipo di giocattoli sono noti sin dalla fine del 1800, prima realizzati in legno o ghisa e successivamente in plastica, prodotti in serie negli anni '50 e '60 del secolo scorso principalmente dalla storica ditta americana Louis Marx & Co.

Bibliografia & sitografia

• Kireš M. and Juhásová A. (2025). How cardboard gravity-powered ramp walker really works. Phys. Educ. 60: 035003 (8pp), doi: 10.1088/1361-6552/adba34 

• McGeer T. (1990). Passive dynamic walking. The International Journal of Robotics Research, 9(2): 62-82. doi: 10.1177/027836499000900206

• O'Brien K. (2003). O'Brien's Collecting Toys: Identification & Value Guide. Krause Publications, pag. 482 | Google books

• Exploratorium Teacher Institute Project: Vector Toy: Math & Mechanics Science Activity, www.exploratorium.edu/snacks/vector-toy  

• Ontario Science Centre: Build a Mammoth Ramp Walker, www.ontariosciencecentre.ca/science-at-home/diy-science-fun/mammoth-ramp-walker

• WikipediA: 

  • Passive dynamics, en.wikipedia.org/wiki/Passive_dynamics

  • Louis Marx & Co, en.wikipedia.org/wiki/Louis_Marx_and_Company

• YouTube: 

  • Wacky Walking Character Toys by Marx Toys, youtu.be/Y9QAQzKh69k

  • The Louis Marx & Company Toy Manufacturer, youtu.be/eUhOD3YjwnY