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Un ascensore può servire per indagare sulla relazione che c'è fra lo spostamento verticale della cabina e la rotazione dell'argano.
Ascensore ad argano.
Per questo esempio è stato costruito un apparato ascensore con argano che è la parte rotante che trascina la fune di sollevamento mentre gira.
L'argano è trascinato da un motore e la fune di sollevamento si avvolge sul tamburo dell'argano.
Realizzazione minimale.
Una buona idea didattica consiste nel fare costruire con materiale povero come scatole di cartone, cilindri recuperati dai rotoli usati in cucina o dal supporto del rotolo della carta igienica, funicelle, nastri adesivi, colle eccetera qualcosa che assomigli ad un palazzo dentro cui l'ascensore si sposta verticalmente sorretto dalla fune arrotolata intorno al cilindro appoggiato sul tetto.
Si deve segnare con un pennarello la posizione dei piani per sapere di quanto si deve accorciare la parte tesa della fune e si deve trovare la rotazione che deve compiere l'argano per passare da un piano asll'altro.
In questo modo, i bambini possono fare esperienza sulla lunghezza della circonferenza dell'argano, la sua rotazione, lo spostamento dell'ascensore, la relazione fra senso di rotazione dell'argano e moto della cabina, il dislivello fra i piani... mettendo a punto un linguaggio sufficientemente appropriato per descrivere a parole o disegni e comprendere le relazioni funzionali e geometriche.
Usare cilindri di diametro diverso o cabine e palazzi di dimensioni diverse dovrebbe accentuare la comprensione delle relazioni geometriche che intercorrono fra i vari elementi del modello.
Per gli stessi scopi può essere utilizzato il progetto di Scratch "ascensore v3" che simula il funzionamento dell'ascensore per diversi raggi della ruota dell'argano.
Le unità di misura degli spostamenti usata è il "passo" di Scratch per cui un piano è alto 60 passi e i raggi delle ruote dell'argano sono 5, 10, 20 passi.
Il suo utilizzo permette di fare esperimenti e di illustrare il funzionamento dell'ascensore e il suo uso può essere conveniente sia prima dell'approccio di tipo tinkering sopra descritto sia dopo.
Una sintesi dell'utilizzo di questo progetto è disponibile a questo video.
Il progetto identico ma basato su misure in metri con piani distanti 3 metri e raggi in metri è "ascensore v4 metrico".
Un ascensore a puleggia.
Per motivi didattici può essere interessante costruire un ascensore con puleggia.
La puleggia fissa consente di sollevare l'ascensore tirando la corda verso altre direzioni più comode: è un dispositivo che rinvia la direzione della forza.
In una attività didattica può servire per poter accedere alla fune specialmente quando serve misurarne gli spostamenti in corrispondenza del movimento dell'ascensore. Lo spostamento di un punto qualunque della corda è sempre uguale allo spostamento verticale della'ascensore.
Può interessare conoscere la rotazione della puleggia se si vogliono costruire ragionamenti su rotazioni, angoli, spostamenti, diametri, circonferenze.
C'è un problema: affinché ci sia una relazione tra rotazione della puleggia, raggio e spostamento dell'ascensore geometricamente plausibile occorre che tra la puleggia e la corda ci sia attrito sufficiente da impedire lo scivolamento della fune, circostanza piuttosto difficile da assicurare. Per tenere in conto questi aspetti geometrici è meglio usare l'ascensore ad argano.
Il freno e il contrappeso
Un ascensore deve avere un motore per il suo sollevamento e per la discesa basterebbe il peso proprio. Ma le cose non stanno in questi termini: ci sono problemi di sicurezza e di consumi energetici.
Quando l'ascensore è fermo al piano per la salita e la discesa delle persone, deve restare fermo anche se viene a mancare l'alimentazione elettrica. Per questo motivo sull'asse dell'argano è sistemato un freno a ceppi che sfrutta l'attrito per non fare muovere la cabina. Questo freno può essere tolto solo se c'è energia elettrica altrimenti delle molle moto robuste lo tengono serrato. Quando la cabina è al piano il freno blocca la cabina. In mancanza di energia elettrica il freno resta serrato grazie all'azione delle molle.
Per alleggerire lo sforzo del motore si dispone sempre un contrappeso che permette di diminuire lo sforzo del motore che deve spostare solo la differenza di peso tra cabina (occupanti compresi) e contrappeso.
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