Istruzioni: In picchiata

Istruzioni: In picchiata
Con la collaborazione di: OMSI
Obiettivo
Studia i principi fondamentali alla base della portanza e della resistenza in quanto riguardano il volo.
Materiale richiesto
• Un foglio di carta grande almeno come un foglio da disegno.
• Bersagli facoltativi: possono essere dei cestini, dei fogli di carta, delle X disegnate sul pavimento
o qualsiasi altra cosa verso la quale è possibile dirigere un aeroplano di carta.
Procedimento e osservazioni
• Segui le istruzioni per il Navy Jet (adattate dal libro “Planes, Jets and Helicopters: Great Paper
Airplanes” di John Bringhurst).
Istruzioni per costruire il Navy Jet
Passo 1:
Posiziona il foglio di carta come mostrato, fai una piega centrale allineando il bordo
sinistro con il bordo destro.
Piega bene.
Apri la piega.
Capovolgi il foglio di carta.
Passo 2:
Piega verso il basso entrambi gli angoli superiori, come mostrato, allineando
il bordo superiore dei due lati con la piega centrale.
Passo 3:
Mostra il risultato del passo 2. Piega verso il basso la punta come mostrato, in
modo che la punta sia esattamente al centro, nel punto in cui si incontrano i bordi
orizzontali del foglio di carta. Piega bene.
Passo 4:
Ora piega verso il basso entrambi gli angoli superiori, come mostrato, allineando
di nuovo il bordo superiore con la piega centrale.
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Istruzioni: In picchiata
Istruzioni per costruire il Navy Jet (continua)
Passo 5:
Questo è il risultato del passo 4. Capovolgi l’aeroplano.
Passo 6:
Piega la punta di ciascuna ala verso il centro in modo che tocchino esattamente la
piega centrale nella parte posteriore. Mantieni la parte posteriore dell’ala perfettamente allineata.
Passo 7:
Fai una piega diagonale, come mostrato, dalla punta dell’aereo fino al punto A
su entrambi i lati, per formare il lato frontale delle ali. Piega molto bene.
Passo 8:
Mostra il risultato del passo 7. Ora piega l’aereo a metà lungo la piega centrale.
Passo 9:
Piega verso il basso tutte e due le ali, come mostrato. La piega deve iniziare a
circa 3 centimetri dalla parte anteriore dell’aereo, e deve assottigliarsi verso la
piega centrale nella parte posteriore, come mostrato nella figura. Le ali devono
essere perfettamente allineate tra loro: la posizione della piega non è così importante, ma deve essere la stessa su tutti e due i lati.
Passo 10:
Questa immagine mostra l’aeroplano di lato, con le ali piegate in basso. Su entrambi i lati, piega in fuori la coda come mostrato, cercando di fare la piega parallela a
quella dell’ala fatta nel passo 9. Questa piega deve essere il più possibile uguale su
tutti e due i lati.
Passo 11:
Questa è una vista dall’alto. Piega leggermente in alto la punta esterna di ciascuna
ala come mostrato, per creare un equilibratore su ciascun lato.
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Istruzioni: In picchiata
• Fai alcuni lanci di prova per vedere come vola il tuo aeroplano. Modifica le ali e gli equilibratori
per farlo volare più diritto. Suggerimento: le pieghe e le ali devono essere bilanciate sui due lati.
Se guardi l’aeroplano da dietro, puoi vedere se è simmetrico.
• Piega l’ala destra leggermente verso l’alto, nel punto in cui l’ala è attaccata al corpo dell’aeroplano. Lancia di nuovo l’aeroplano, cosa succede?
• Fissa l’ala destra e piega l’ala sinistra leggermente verso l’alto, nel punto in cui l’ala è attaccata
al corpo dell’aeroplano. Lancia l’aeroplano. Che succede?
• Fissa l’ala sinistra e prova a piegare gli equilibratori in alto e in basso. Che succede quando lanci
l’aeroplano? Riesci a far fare al tuo aeroplano un giro della morte?
• Prova una diversa combinazione per la posizione di ali ed equilibratori: cosa succede quando
lanci l’aeroplano?
• Prova a schiacciare il muso dell’areoplano e lancialo di nuovo: cosa succede? Questa operazione può danneggiare l’areoplano, quindi eseguila alla fine se non vuoi essere costretto a costruire
un altro aeroplano.
• Facoltativo: prepara i bersagli (ad esempio, uno a sinistra e uno a destra) e prova a colpirli modificando la posizione degli equilibratori e delle ali.
Cosa accade
È importante capire che i principi di base del volo degli aeroplani di carta e degli aeroplani veri
sono gli stessi. Gli aeroplani creano portanza e resistenza e sono stabili o instabili per gli stessi
motivi.
Portanza: Le molecole d’aria percorrono distanze maggiori sulla parte superiore dell’ala. Poiché
devono spostarsi più lontano nella stessa quantità di tempo, la loro velocità è superiore a quella
delle molecole d’aria che si trovano sulla superficie inferiore dell’ala. Quando le molecole si spostano più velocemente per una distanza maggiore, risultano più sparpagliate e quindi meno dense.
Mentre sono in movimento, le molecole esercitano una pressione su tutto ciò con cui entrano in
contatto. Quante più molecole colpiscono un oggetto, tanto maggiore sarà la pressione o la forza
esercitata su di esso. Dal momento che sono presenti più molecole d’aria per ogni centimetro della
parte inferiore dell’ala, la pressione prodotta dall’impatto tra le molecole e questa parte è maggiore
rispetto a quella prodotta dallo strato meno denso di molecole che si trovano sulla superficie superiore dell’ala. A causa di questa differenza di pressione l’ala viene spinta o sollevata verso
l’alto.
Resistenza: La resistenza può essere considerata una forza o un attrito che agisce su un oggetto che
si sposta nell’aria. Per ridurre la resistenza, la superficie del lato dell’oggetto che “colpisce” l’aria deve
essere quanto più piccola possibile per far sì che l’aria possa passare facilmente intorno all’oggetto.
Gli equilibratori utilizzano la resistenza per dare manovrabilità all’aeroplano. Le code orizzontali degli
aerei veri hanno un equilibratore che il pilota ruota verso l’alto per far alzare il muso dell’aereo e
ridurre la velocità di volo o per far abbassare il muso e aumentare la velocità. Negli aerei di carta si
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può ottenere lo stesso risultato piegando i bordi inferiori dell’ala verso l’alto per ridurre la velocità o
verso il basso per aumentarla.
Cambio direzione: Modificando l’angolo delle ali (inclinandole verso l’alto o il basso) si modifica
il “diedro” dell’aeroplano. In pratica, curvando l’ala sinistra verso l’alto l’aeroplano vira a destra perché lo squilibrio tra le ali altera la portanza (il modo nel quale le molecole di aria scorrono attorno
alle ali) e crea una maggiore pressione sull’ala destra, spingendo l’aeroplano verso destra. Un
funzionamento simile a quello del timone di una barca.
Consigli per genitori e insegnanti
• Lanciare l’aeroplano in modo regolare, con un colpo diritto, come – quando si lancia una freccetta, non una palla da baseball. Se ci sono problemi, verificare che le
ali siano leggermente curvate verso l’alto, ma in modo uniforme, dal punto di connessione con il corpo dell’aeroplano (questo fa aumentare la portanza dell’aeroplano e lo fa andare più in alto).
• Ti sei mai chiesto perché gli aeroplani di carta non hanno una coda? La coda orizzontale di un
aeroplano consente al peso di essere spostato in avanti o verso poppa rimanendo stabile e controllabile. Il punto di bilanciamento di un aeroplano, se fosse sostenuto in un solo punto, si chiama
Centro di gravità. Il centro di gravità si sposta più in avanti o indietro in base al carico di passeggeri o merci ed in base al consumo di carburante (per molti jet la metà del peso è costituita dal
carburante). Tutti gli aeroplani diventano instabili se il centro di gravità si sposta a poppa di un
punto detto Punto neutro. Spostando il centro di gravità in avanti rispetto al punto neutro, l’aeroplano diventa progressivamente più stabile e richiede più equilibratori verso l’alto. Gli equilibratori
di coda hanno un’efficacia maggiore rispetto agli equilibratori che si trovano sulle ali, quindi gli
aeroplani con la coda possono avere una variabilità del centro di gravità maggiore degli areoplani
senza coda. Per gli aeroplani di carta il centro di gravità non si sposta, quindi possono volare
senza la coda.
• Incoraggia i ragazzi a creare un proprio modello di aeroplano e verifica se si possono applicare
gli stessi principi.
Collegamenti utili
Crea! all’OMSI
www.tryscience.org/it/fieldtrips/fieldtrip_select_trip.html?omsi
Aeroplani di carta
www.paperplane.org/
Altri esperimenti su TryScience
www.tryscience.org/it/experiments/experiments_home.html
©1999-2003 TryScience/New York Hall of Science
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