Concorso Sperimenta anche tu Sperimentando 2017 RELAZIONE

Dimensione: px

Iniziare la visualizzazioe della pagina:

Download "Concorso Sperimenta anche tu Sperimentando 2017 RELAZIONE"

Guido Lanza
6 anni fa
Visualizzazioni

1 RELAZIONE Titolo Esperimento Mettiamo la Terra in moto Introduzione e Descrizione del fenomeno illustrato Sono stati riprodotti i due moti della Terra (rotazione e rivoluzione) ed il moto di rotazione del Sole su se stesso. Il Sole ruota su se stesso grazie ad un motorino elettrico alimentato da un circuito, mentre la Terra ruota intorno al Sole e su se stessa grazie ad una serie di schede programmate con Arduino (piattaforma hardware composta da una serie di schede elettroniche dotate di un microcontrollore) che mettono in rotazione una macchinetta e il motorino per la rotazione della terra su se stessa: la riproduzione del sistema Terra Sole è totalmente innovativa, dal momento che ogni componente è stato progettato e realizzato ad hoc per Sperimentando : anche questo, oltre alla complessità della programmazione con Arduino, è un punto di forza dell esperimento. Motivazioni della scelta del particolare esperimento La classe 3MMC nella prima parte dell anno scolastico ha seguito un corso di programmazione con Arduino, durante il quale gli studenti hanno imparato il linguaggio di questa piattaforma. Si è scelto di riprodurre il sistema Terra Sole perchè il movimento della macchinina programmata con Arduino si presta a riprodurre il moto di rivoluzione della Terra intorno al Sole e, montando un ulteriore motore elettrico comandato da Arduino sulla macchinetta, è stato possibile anche riprodurre contemporaneamente anche il moto di rotazione della Terra su se stessa. Gli studenti hanno applicato ciò che hanno appreso nelle materie di TEA (Tecnologie Elettrico - Elettroniche ed Applicazioni) e TMA (Tecnologie Meccaniche ed Applicazioni). Descrizione dell apparato sperimentale, materiale utilizzato, altre caratteristiche specifiche La parte principale dell apparato sperimentale è quella che permette i moti della Terra, costituita da un mappamondo con diametro pari a 20 cm: essa è formata da una serie di schede elettroniche, di cui una scheda programmata con Arduino (scheda Arduino 1) che da alla macchinetta che porta Terra le informazioni necessarie per seguire l orbita tracciata sui pannelli, e da una scheda per motore Shield microbot 007. Perché la macchinina con sopra la Terra si muova sulla linea che traccia l orbita terrestre e non altrove, sotto di essa sono montati dei sensori di prossimità ad infrarossi. Sulla macchinetta è montato un motore comandato sempre con Arduino che fa ruotare su se stessa la Terra. Per la riproduzione della base che simula l Universo, invece, in prima battuta sono stati usati dei pannelli di laminato, verniciati di blu, dopodiché gli stessi sono stati rivestiti di moquette e su di essa è stata tracciata l orbita della Terra con una striscia nera. Questo cambiamento è stato dettato dal fatto che i pannelli verniciati erano troppo lucidi e questo veniva letto dai sensori alla stregua di un colore chiaro e perciò la macchinina non distingueva la linea bianca dal colore blu. Il Sole, infine, è costituito da una palla di plastica di 40 cm di diametro che ruota su se stessa grazie ad un motore elettrico: all interno della sfera è stato posto un tubo metallico forato a cui è collegato il motore che lo mette in rotazione. 1

L estremità del motore è collegata con la base della sfera, che viene quindi messa in rotazione. Il Sole viene posto in uno dei due fuochi che costituiscono l ellisse.

Sono state effettuate delle approssimazioni, dal momento che se il Sole fosse stato della grandezza di una palla da basket, la Terra avrebbe dovuto avere le dimensioni di una pallina da ping pong e

2 L estremità del motore è collegata con la base della sfera, che viene quindi messa in rotazione. Il Sole viene posto in uno dei due fuochi che costituiscono l ellisse. Eventuali misure e risultati ottenuti Si è partiti dalle misure reali di Terra e Sole e dalle reali distanze che li separano. Sono state effettuate delle approssimazioni, dal momento che se il Sole fosse stato della grandezza di una palla da basket, la Terra avrebbe dovuto avere le dimensioni di una pallina da ping pong e questo avrebbe creato problemi nel posizionamento dei motori e nella simulazione dei moti terrestri. Per questo è stata data una proporzione circa di 1:2 tra il diametro della Terra e quello del Sole. Si è cercato di mantenere il rapporto giusto tra la velocità di rotazione della Terra e quella di rotazione del Sole ed è per questo motivo che il Sole ruota più velocemente della Terra. I pannelli usati per la base su cui gira la macchinetta in un primo momento erano stati verniciati di blu e su di essi era stata tracciata una linea bianca di spessore pari alla distanza dei sensori posti sotto la macchinetta. Dato il colore lucido della vernice, i sensori leggevano il blu che il bianco come se fossero entrambi colori chiari e la macchinetta non compiva alcun movimento. Per questo si è pensato di rivestire i pannelli di moquette chiara (per riprodurre idealmente il colore del cielo) e di tracciare una linea di colore nero, per rendere netta la differenza di colore. FOTO a) Fig. 1a e 1b: Parte inferiore della macchinetta: su di essa sono montate le schede elettroniche e la batteria di alimentazione del motore. b) 2

3 Fig. 2: Struttura completa della macchinetta con la Terra montata su di essa. Il tubo di sostegno della Terra ha un sostegno nella parte inferiore collegato al motore elettrico che la mette in rotazione. Fig. 3: Primo tentativo di assemblaggio pannelli di base, dopo aver tracciato la linea bianca che costituisce l orbita terrestre. La linea bianca è larga 3 cm, quota pari alla distanza tra i sensori di prossimità sulla macchinetta. 3

in cui sono stati inseriti un cuscinetto che mette in rotazione il Sole e

elettrico montato all estremità del tubo e collegato esternamente alla base

a) b) Figura 5: a) Preparazione circuito di azionamento del Sole su una

4 b) Fig. 4: a) Sostegno del sole ottenuto con la base della plafoniera di plastica in cui sono stati inseriti un cuscinetto che mette in rotazione il Sole e un tubo metallico da 16 mm che funge da mozzo per il cuscinetto e b) motore elettrico montato all estremità del tubo e collegato esternamente alla base della sfera per trasmetterle la rotazione. a) b) Figura 5: a) Preparazione circuito di azionamento del Sole su una breadboard composto da un potenziometro, due resistenze, tre diodi, un transistor, due condensatori, un integrato NE555 e b) circuito ultimato realizzato in laboratorio su una scheda. 4

5 BIBLIOGRAFIA E SITOGRAFIA - S. Lazzaroni, Tecnologia Elettronica dell Automobile, 2015, Ed. San Marco. - Arduino il libro dei progetti (Manuale contenuto nello starter kit) Lezioni frontali con esperto di cosmologia per la comprensione dei moti, delle distanze e delle velocità di rotazione. Scuola:IPSIA E. Bernardi Padova Docente referente: Gaia Marinzuli, Caterina Sartor Docenti collaboratori: Andrea Zodio, Luca Puce, Achille Bonifacio, Nevio Montecchio, Nicola Scigliano. Numero studenti: 24 Elenco studenti e classe di riferimento: Nr. Cognome Nome Classe 1 Alibardi Francesco 3MMC 2 Antonello Manuel 3MMC 3 Bacco Manuel 3MMC 4 Battistello Mattia 3MMC 5 Benetazzo Mattia 3MMC 6 Briz Gianluigi 3MMC 7 Bruseghin Edoardo 3MMC 8 Casotto Riccardo 3MMC 9 Casotto Stefano 3MMC 10 Ferizoviku Alex 3MMC 11 Lotto Fabio 3MMC 12 Maniero Michael 3MMC 13 Mazzetto Nicolò 3MMC 14 Meneghello Simone 3MMC 15 Michieli Alex 3MMC 16 Palazzo Elia 3MMC 17 Roman George 3MMC 18 Rostellato Luca 3MMC 19 Scantamburlo Nicolò 3MMC 20 Spinello Leonardo 3MMC 21 Tanasa Roger 3MMC 5

6 22 Trestini Matteo 3MMC 23 Vasilica Gheorge 3MMC 24 Vizdoaga Nicolae 3MMC 6

Documenti analoghi

Una girobussola per Marte Relazione

Una girobussola per Marte Relazione Introduzione La girobussola è un dispositivo in grado di fornire l'indicazione dell assetto longitudinale e laterale di un veicolo di esplorazione come ad esempio un