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... esplora: che cos'è il tempo?

Costruire un orologio a pendolo ti aiuta a riflettere su questioni riguardanti lo spazio, il tempo, il movimento e il ritmo. Inoltre, ti insegnerà il trucchetto con cui, da rotazioni uniformi, si sviluppano unità di tempo regolari (cadenza), che permettono al quadrante di avanzare percorrendo tratti di strada sempre uguali.

Costruisci l'orologio a pendolo in 5 fasi:

1. costruzione del supporto
2. costruzione del quadrante
   
3. assemblaggio di comandi elettrici e quadrante
4. costruzione del bilanciere e del pendolo
5. assemblaggio
   

Materiale

• Foglio di plastica trasparente
• Modelli per stelle, bilanciere e pendolo
• 3 pezzi di poliuretano espanso, spiedino di legno
• Nastro biadesivo
• Pila con 3 piccoli magneti
• Dal sacchetto dei pezzi piccoli: filo di gomma da 45 cm, 2 spilli, 3 puntine gialle, tubo di gomma da 2,5 cm, vite, dado cilindrico, rondella piccola, 2 fermagli, 2 rondelle grandi, 5 ruote dentate doppie, motore, carta vetrata
• Colla a rullo, colla a stick, nastro adesivo, forbici e coltello

1. Costruzione del supporto

• Disegna 3 linee sul pezzo di poliuretano più lungo:

• a 4 cm dall'estremità destra
• a 12 cm dall'estremità destra
• a 6 cm dall'estremità sinistra
  Di quest'ultima linea, segna anche la metà (crocetta).

• Taglia via un pezzo lungo 4 cm dall'estremità destra.

• Attaccaci due strisce di nastro biadesivo.

• Attacca il pezzo da 4 cm lange Stück sulla superficie di poliuretano espanso, proprio a filo dell'estremità destra.

• Attacca una striscia di nastro adesivo sul pezzetto che hai attaccato e falla aderire al bordo delle due superfici di poliuretano espanso.

•  Rimuovi un pezzo da 4,5 cm dal pezzo più sottile di poliuretano espanso.

• Con la colla a rullo, attacca questo pezzetto su quello lungo 4 cm.

• Controlla i segni che hai fatto sull'esptremità sinistra della superficie. 

• Perfora il poliuretano con uno spiedino, infilandolo perpendicolarmente al centro della linea.

• Ingrandisci il buco con la matita.

• Applica un po' di colla al poliuretano servendoti della colla a rullo e poi fissaci una ruota dentata doppia gialla.
• A quel punto, gira il pezzo di poliuretano e fai la stessa cosa sul lato posteriore.

• Fai un buco con la matita in mezzo al lato del pezzo di poliuretano.

• Servendoti della rondella, avvita il dado nel buco.
• Avvitalo fino a quando non sarà completamente inglobato nel poliuretano e non sporgerà più fuori dal buco. 

• Traccia sul pezzo di poliuretano quadrato una linea a una distanza di 4 cm dal bordo. La linea deve essere parallela al bordo.
  
  
• Determina il centro esatto della linea (freccia).

• Perfora il poliuretano con uno spiedino, infilandolo perpendicolarmente al centro della linea.

• Spingi la vite dentro al buco avvitandola. 

• Con la rondella puoi infilare la vite nel dado. 

Nota: fai attenzione! Il pezzo di poliuretano più lungo deve essere perpendicolare all'altro e deve essere ben stabile. Assicurati che la testa della vite non sporga più dal pezzo di poliuretano quadrato.

2. Costruzione del quadrante

• Disegna le diagonali sul quadrato di poliuretano espanso.

• Appoggia il pezzo di poliuretano su foglio di carta come modello e usalo per ricopiarne i contorni.

• Ritaglia il quadrato di carta. 

• Traccia le diagonali e le linee mediane.

Nota: puoi trovare le diagonali e le linee mediane misurando e tracciando delle linee con il righello e la matita, ma anche piegando abilmente il quadrato.

• Appoggia il tuo quadrato di carta su quello di poliuretano, in modo che siano perfettamente sovrapposti.

• Con uno spillo fissi la carta al centro (freccia).

• Gira il quadrato di carta in modo che le sue mediane coincidano con le diagonali del pezzo di poliuretano espanso. 

• Taglia via gli angoli di poliuretano espanso che spuntano da sotto il quadrato di carta. 

• Così, il quadrato di poliuretano espanso è diventato un ottagono uniforme. 

• Realizza un solco centrale sui lati e sugli angoli dell'ottagono.

Nota: fai rotolare l'ottagono premendo leggermente su una matita. Oppure fallo rotolare lungo il bordo di un tavolo premendo leggermente e inclinandolo di 45°.

• Infila perpendicolarmente una matita al centro dell'ottagono. Spingila fino a toccare il punto che normalmente entra nel temperino.

• Con la colla a rullo, applica un po' di colla intorno al buco e attacca una ruota dentata doppia rossa al centro dell'ottagono. 

• Con la colla a rullo, attacca sul lato opposto un dischetto di cartone. Fai in modo che corrisponda esattamente all'ottagono.

• Taglia uno spiedino a una lunghezza di 6 cm.

• Infilalo nella doppia ruota tentata rossa e spingi fino a toccare il lato opposto. 

3. Assemblaggio di comandi elettrici e quadrante

• Attacca una striscia di nastro biadesivo al di sopra e al di sotto della linea tracciata a 8 cm dall'estremità del pezzo lungo di poliuretano espanso.

• Rimuovi lo strato protettivo del nastro bioadesivo.

• Attacca un motore elettrico esattamente al centro della linea. 

• Assicura ulteriormente il motore con un pezzo di nastro adesivo che ricopra la parte superiore del motore (freccia) e i lati del pezzo di poliuretano.

• Libera i fili metallici dei due cavetti.
• Arrotola i sottili fili metallici dei cavetti gli uni contro gli altri, in modo da creare un "filo" più robusto.. 

• Taglia due pezzetti da 1 cm dal tubo in silicone.
• Tieni pronti due fermagli.

• Piega a metà e all'indietro i fili dei cavetti per rendere il "filo" ancora più rigido. 

• Infila i fili nei tubicini di silicone lunghi 1 cm. 

• Infila un fermaglio in ognuno dei due tubicini di silicone con i fili metallici. 

• Fissa i cavetti al poliuretano espanso con del nastro adesivo. 

• Con una striscia di nastro biadesivo, attacca una pila in cima al sostegno di poliuretano espanso.
• Assicurati che su entrambi i poli ci sia un piccolo magnete (frecce). 

• Infila il quadrante con l'asse di legno attraverso le aperture delle ruote dentate doppie gialle. 
• Assicurati che sia possibile far girare il quadrante con facilità.

• Infila una rondella piccola sull'asse di legno.

• Infila una ruota dentata doppia rossa sull'asse e spingila un pochino avanti, quel tanto che basta a far sì che sia ancora possibile far girare agevolmente il quadrante.

• Annoda il filo di gomma in modo da creare una bretella di 20 cm.

• Fai passare l'elastico nella scanalatura del quadrante e oltre il mozzo del motore elettrico (la punta che sporge dal motore). 

• Collega il cavetto nero (freccia nera) al polo negativo (-) e il cavetto rosso (freccia rossa) al polo positivo (+) della pila.

• Verifica che il quadrante giri in senso orario.

• Appoggia la carta vetrata contro l'asse del motore mentre gira.
  In questo modo, l'asse diventerà ruvido e il filo di gomma sarà mosso in modo più affidabile.

4. Costruzione del bilanciere e del pendolo

• Scegli una delle stelle e ritagliala lasciando un margine ampio. Fai lo stesso con i due rettangoli.

• Attacca i modelli sul foglio di plastica con una colla a stick solubile in acqua.

• Ritaglia tutti e tre i pezzi incollati sulla pellicola seguendo esattamente le linee di contorno dei modelli. 

• Infila uno spillo al centro della stella. 

• Con la colla a tullo, applica un po' fi colla sul lato piano della ruota dentata doppia verde.

• Attacca la ruota dentata doppia verde sul lato posteriore della stella. 

Nota: la ruota dentata si trova esattamente al centro della stella se lo spillo si infila attraverso l'apertura centrale della ruota dentata. È importante che tu sia preciso!

• Una volta trovato il centro, la ruota dentata non deve più spostarsi!
• Assicurane la poszione con 5 piccole strisce di nastro adesivo (frecce). 

• Fissa la stella sul mozzo del motore elettrico. 

• Perfora il pendolo con una puntina sul punto contrassegnato in rosso.

Nota: nel punto dove infili la puntina, il foglio di plastica deve essere appoggiato su un pezzo di poliuretano espanso! Nel momento in cui estrai la puntina, fai attenzione a non sgualcire il foglio di plastica!

• Rimuovi il modello in carta dal foglio di plastica che costituisce il pendolo.
• Allarga un pochino il buco nel pendolo servendoti della punta di uno spiedino.

• Perfora il bilanciere con una puntina in corrispondenza dei quattro punti contrassegnati in rosso (frecce).

• Perfora il bilanciere con uno spillo in corrispondenza del punto blu.

• Gira il bilanciere, lasciando la carta sul lato capovolto.

• Con la colla a nastro, attacca un pezzo di 7 cm di lunghezza preso dal pezzo più sottile di poliuretano espanso; deve aderire perfettamente all'estremità del foglio.

Nota: assicurati che sia l'estremità più distante dai tre punti al centro.

• Con uno spillo, perfora il poliuretano in corrispondenza del punto segnato in rosso.
  
  

• Rimuovi il modello in carta dal foglio di plastica che costisuisce il bilanciere.

• Se necessario, pulisci il foglio di plastica con un po' d'acqua per rimuovere le tracce di colla.

• Inserisci:

• uno spillo nella parte alta del bilanciere
• sui lati, due puntine, fino a toccare la superficie sottostante
• sotto, una puntina, che passa attraverso il buco allargato del pendolo e poi nel bilanciere. Il pendolo deve poter oscillare liberamente!

5. Assemblaggio

• Appoggia il bilanciere sul supporto appoggiato in posizione orizzontale e posizionalo come descritto qui sotto:

• Il contrassegno con lo spillo, al centro delle due puntine laterali, si trova esattamente al centro della stella. 

• Il bordo superiore del bilanciere è parallelo al bordo superiore del supporto.

• Infila lo spillo a metà nel supporto.

• Porta delicatamente l'orologio a pendolo in posizione orizzontale.

• Lascia oscillare liberamente il bilanciere perché si assesti (non deve urtare da nessuna parte sui lati). 
• Controlla che, anche in questa posizione, il contrassegno si trovi al centro della stella.
• Quando tutto è come dovrebbe, spingi completamente lo spillo nella stella.

• L'immagine a sinistra illustra ancora una volta il corretto posizionamento del bilanciere.

• L'immagine a destra illustra la stessa cosa vista dal lato. Il bilanciere e il pendolo si trovano a distanza ravvicinata accanto alla stella e al quadrante.
• Può darsi che tu debba spostare leggermemte in fuori la stella per evitare che non sia troppo distante dal bilanciere.

Il peso sul pendolo è costituito da due rondelle e un piccolo magnete.

• Appoggia il magnete su una rondella.
• Appoggici sopra la striscia di plastica del pendolo. 
• Appoggiaci sopra la seconda rondella.

• Questo metodo di costruzione ha il vantaggio che permette di spostare il peso su tutto l pendolo.

• Collega il cavetto nero al polo negativo (-) e il cavetto rosso al polo positivo (+) della pila.
• Dai una leggera spinta al pendolo... e... tic - tac - tic - tac - tic - tac ...

Esperimento: la posizione del peso

Sposta il peso del pendolo e osservane la velocità.

Sei in grado di trovare una regola?
La regola potrebbe essere descrita così: "se il peso... , allora...".

Esperimento: un giro completo del dischetto di cartone