mercoledì 27 febbraio 2013

Esperimenti con le Strutture 5 - Il collasso di una struttura -



Durante le nostre esperienze con le strutture i tentativi che abbiamo compiuto sono stati tutti indirizzati a «far star su» la struttura(la cupola geodetica, l'asse sorretto dai maccheroni). In questa esperienza, invece, ho cercato di far comprendere a ragazze e ragazzi cosa succede quando una struttura collassa, ovvero quando perde le sue caratteristiche di struttura cioè, generalmente, ma non sempre, quando «qualcosa» (un urto, l'invecchiamento del materiale di cui è fatta la struttura, l'alternanza tra il caldo e il freddo, una sollecitazione costante come potrebbe essere il vento) modifica la disposizione della struttura stessa e la fa cedere sotto il peso di un «carico», appunto «collassare».

Per questo esperimento(che abbiamo fatto a squadre) servono:

- una lattina di bibita(vuota)
- un grosso peso da mettere sulla lattina(una pila di libri, ad esempio), noi abbiamo usato 2 sgabelli della mensa.
- un fucile ad elastico.

La lattina rappresenta una struttura ideale:è cilindrica(il cilindro è una delle strutture che distribuisce meglio i carichi ovvero  il  peso che spinge sulla struttura),ed è costruita con un materiale abbastanza resistente(alluminio oppure acciaio).

Abbiamo quindi messo la nostra lattina(anzi, le nostre, visto che si trattava di un esperimento a squadre) per terra e ci abbiamo appoggiato sopra 2 pesanti sgabelli(che rappresentavano il nostro carico). La prima cosa che è balzata agli occhi è che il carico non metteva assolutamente in pericolo la stabilità della struttura: la lattina era perfettamente in grado di sopportare il peso.




Ma cosa succede se uno studente dispettoso colpisce la lattina con un elastico? Se ha mira e centra la lattina il metallo si ammacca e la struttura si modifica. E un colpo, due, tre, si arriverà al punto in cui la lattina non avrà più la sua forma di cilindro ideale, quindi la struttura non sarà più equilibrata, i carichi non saranno più distribuiti in maniera uguale e.... Gli sgabelli cadranno a terra con un grande tonfo.




La sfida a squadre è stata proprio questa, cioè far cadere lo sgabello con il minor numero di colpi possibile. A parità di colpi andati a segno alcune squadre hanno fatto collassare la struttura più velocemente di altre, quindi ci siamo chiesti cosa fosse successo. Beh, analizzando il punto in cui l'elastico aveva colpito la lattina abbiamo capito che i colpi più utili erano quelli che andavano a segno al centro della lattina stessa; colpi sulle estremità non erano così efficaci nel far collassare la lattina quanto un paio di colpi ben assestati al centro della struttura.





La  conclusione quindi è che la struttura è stabile e sostiene i carichi quando mantiene la sua forma;se qualcosa(un colpo, l'invecchiamento del materiale di cui è fatta la struttura) la modifica, la struttura perde la sua capacità di reggere i carichi e collassa.

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