martedì 23 ottobre 2012

Esperimenti con le Strutture 1 - Dormire sulle uova -



Perché le case stanno in piedi? O anche: perché le case cadono? Perché i container sono fatti con una lamiera che va a zig-zag? Perché le nostre ossa sono cave e sembrano fatte con una “rete” di osso? Domande interessanti, la risposta(generica) potrebbe essere “strutture”. Le case cadono(o stanno in piedi) a seconda della loro struttura, i container sono fatti con la lamiera grecata(cioè a zig-zag) perché così se ne possono impilare molti uno sopra l'altro, le nostre ossa sono spugnose perché assolvono meglio al compito di sostenerci, ma che cos'è quindi una “struttura”?



Una struttura è un insieme di connessioni che legano degli elementi in maniera ragionata in modo che questi elementi diano vita ad un sistema. Per farla un po' più semplice prendiamo come esempio un edificio: questo è costruito da elementi(i mattoni, le travi, le colonne)connessi tra di loro secondo  certe regole(muri diritti, colonne che sostengono il tetto) e che danno origine ad un sistema(l'edificio). Le strutture sono in grado di trasferire un carico(cioè un peso) da una parte ad un'altra del sistema in modo che non tutto il carico(il peso) cada su di un unico punto.

La prima struttura che abbiamo affrontato con i nostri esperimenti al campo estivo è stato l'uovo, un prodotto della natura; ma perché proprio l'uovo? Perché nella nostra mente l'uovo è una struttura fragile ed indifesa, invece noi volevamo dimostrare in contrario, giocando con le sue caratteristiche “nascoste”. 

Per fare questo esperimento avevamo bisogno di...Moltissime uova.

Così siamo andati tutti insieme al supermercato ed abbiamo comperato 210 uova (21 cartoni da 10 uova l'uno), poi abbiamo tagliato il coperchio della confezione ed abbiamo disposto i cartoni su diverse linee , in modo da formare...


 ...Un letto! Un letto d'uova! E ora...Signori e signori...I fantastici fachiri sulle uova, vedere per credere.

Il nostro letto d'uova



Eh si, 20 allievi si sono cimentati in questo esperimento: stendersi su di un letto di uova;



certo, in qualche caso ci sono state delle rotture(2 – 3 uova e in quattro casi soltanto), ma le uova hanno dimostrato una notevole resistenza, come mai?

Incidente! Incidente!

L'uovo è fatto con un guscio calcareo, dalle caratteristiche meccaniche simili a quelle del cemento: si tratta di materiali molto resistenti a compressione(cioè se li schiacci) e poco resistenti a trazione(cioè se li tiri). Il guscio di un uovo, per il fatto che è molto sottile, può rompere un dente se viene masticato di taglio(compressione), mentre masticato di piatto(trazione) viene frantumato con facilità.

Esempio pratico: quando rompiamo un ramo a metà c'è una zona soggetta a trazione e una a compressione. La rottura del ramo parte sempre dalla zona soggetta a trazione: provate ad appoggiare le estremità del ramo su due mattoni e applicate una forza al centro spingendo dall'alto verso il basso: vedrete che la crepa si forma nella parte inferiore del ramo, opposta a quella di applicazione del carico, che è quella soggetta a trazione.

Nel caso dell'uovo la forma, in associazione alle caratteristiche del materiale, determina la sua grande resistenza a compressione: applicando un carico ai poli, lo sforzo sul guscio è prevalentemente di compressione.

Ma quanto hanno “premuto” sulle uova i ragazzi e le ragazze? Se si stende una sagoma di carta su un letto di uova, si vede che un individuo disteso copre circa 120 uova.

Questo vuol dire che per una ragazza di 40 chili ogni uovo deve sopportare un peso di 300 grammi, non male, amico uovo.

La cosa importante da fare, durante l'esperimento, è quella di appoggiare la testa su di un libro o un pezzo di legno. La testa infatti offre poca superficie d'appoggio ed è molto pesante, si rischia quindi di farsi...Uno shampoo all'uovo!



Ecco spiegato perché il nostro letto di uova ha resistito all'assalto degli studenti, ma abbiamo osato ancora di più.



                                                          Camminare sulle uova





Bene, fino a che si distribuisce il peso del proprio corpo su di una struttura ampia abbiamo visto che la cosa regge. Ma cosa succede se diminuiamo la superficie d'appoggio? E se, addirittura, ci muoviamo? Abbiamo quindi provato, letteralmente, a camminare sulle uova.



In questo caso ci sono stati più “incidenti”, ma quello che abbiamo notato è che accadevano quando, invece di appoggiare la pianta del piede, qualche studente appoggiava solo il tallone o la punta. Nel caso di un appoggio pieno delle piante dei piedi , rifacendo i conti, siamo riusciti a capire che il peso di 40 chili è stato ripartito su sole 12 uova, quindi 3 chili ad uovo circa, un altro record. Da dati ricavati sul web sembrerebbe che alcuni esperimenti abbiano ipotizzato che un uovo sia in grado di resistere ad una compressione di 70 KG.

Per finire abbiamo chiesto alle ragazze  e ai ragazzi di schiacciare con tutta la loro forza un uovo, seguendo però queste regole: si prende l’uovo nel palmo della  mano e si chiudono le dita sopra il guscio. Poi si inizia a stringere gradualmente le dita mantenendo la mano come nell’illustrazione..







 Si arriverà ad un punto in cui si eserciterà la massima forza possibile e il guscio comunque non si spezzerà. Potenza delle strutture.

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