Energia appunti

INDICE ver: 4 febbraio 2004
Scopriamo il mondo dell’energia

	Capitoli	Genere	pagina
1	INTRODUZIONE	lettura introduttiva
2	L’ENERGIA HA TANTE FORME	scheda attiva
3	FONTI DI ENERGIA E RICEVITORI DI ENERGIA	approfondimento
4	CLASSIFICAZIONE DELLE FONTI DI ENERGIA	approfondimento
5	LE TRASFORMAZIONI DI ENERGIA	momento operativo
6	L’UTILIZZO DELL’ENERGIA NEI TRASPORTI	indagine, esercizio

Argomenti correlati di approfondimento e di sperimentazione

7	LA TECNICA NAVALE
	Il Galleggiamento	aspetto teorico
	Principio d’Archimede	ricerca
	La costruzione di un sommergibile	applicazione pratica
	La stabilità	complemento (piramide)
	La spinta in avanti	complemento
8	PRINCIPI DEL VOLO
	La portanza	aspetto teorico
	Sperimentazione su di un’ala	applicazione pratica
	La stabilità	complemento
	La spinta	complemento

Realizzazioni pratiche e contestualizzate

9	TRICICLO A MOLLA	pratica semestrale
	Introduzione al progetto
	Guida alla costruzione
	Disegno d’assieme
	Disegno dettagli (5)
	Elenco dei materiali
	Foto della costruzione
10	IL MULINO PER CEREALI	pratica semestrale
	Momento tematico
	Presentazione della struttura
	Disegno tecnico e indicazioni per la costruzione

Realizzazioni pratiche collaterali

S1	L’ABITAZIONE	pratica semestrale
S2	IL MAGLIO MEDIEVALE	pratica semestrale
S3	L’AEROMODELLO	modulo pratico
S4	L’IDRORAZZO	modulo pratico
S5	LE MACCHINE DI LEONARDO	modulo pratico

Bibliografia

RACCOLTA TESTI

approfondimento

1. INTRODUZIONE

Il genere umano, fin dalla preistoria, è sempre stato alla ricerca continua di fonti energetiche che potessero facilitargli la vita. Così nel lontanissimo passato la prima fonte energetica a disposizione dell’uomo fu quella fornita dai suoi muscoli. Con essa si dovettero svolgere tutti i lavori essenziali: cacciare, costruire ripari, produrre utensili ed armi, lavorare i materiale, ecc.
Ma il corpo umano ha una potenza limitata che può essere fornita solo per breve tempo, perché dopo un certo tempo di lavoro subentra la stanchezza.
Allora l’uomo imparò ben presto a servirsi degli animali, soprattutto per svolgere i lavori più pesanti.
L’uomo riuscì anche ad utilizzare energie diverse da quelle muscolari, ottenendo in alcuni casi risultati pratici apprezzabili. Ad esempio, l’uso della combustione del legno per la cottura dei cibi e per processi di lavorazione dei metalli.
Nel periodo che intercorre tra l’anno 1000 ed il 1500 si cominciarono a costruire, in Europa, i primi mulini a vento che erano destinati a macinare il grano utilizzando la forza del vento.
Fino al XVIII secolo l’uomo ha sfruttato sempre le stesse limitate fonti energetiche. I soli progressi consistettero nel migliorare le tecniche di utilizzazione. Ad esempio la navigazione a vela venne perfezionata e trovò largo impiego l’energia ricavata dai venti (eolica) e dalle acque (idrica) per irrigare i terreni.
Il 15 aprile 1452 nasce a Vinci, un paesino vicino a Siena, Leonardo che non fu solo pittore ma anche scienziato, profondo conoscitore della fisica, della matematica, dell’astronomia ecc. Ideò macchine utensili, pompe idrauliche, gru, draghe, macchine belliche, fortificazioni, e perfino l’elicottero, il paracadute ed anche il palombaro, con precisione scientifica e con un rigore logico che precorse i tempi. Molti scritti e disegni attestano l’originalità e l’arditezza delle macchine ed opere da lui progettate, degne di un moderno ingegnere.
Solo nella seconda metà del XVIII secolo, con l’invenzione della macchina a vapore di J. Watt (1736-1815) si ebbe per l’umanità una svolta e una vera rivoluzione in campo energetico. Il carbone diventa una nuova immensa fonte di energia.
Più tardi, un secolo dopo, l’invenzione del motore a scoppio e la costruzione della prima vettura mobile con motore a benzina e accensione a candela costruita dal tedesco Carl Benz (1884).
Per realizzare gli oggetti di cui abbiamo bisogno non è sufficiente disporre dei materiali adatti. Le lavorazioni alle quali i materiali vanno sottoposti, infatti, richiedono dei mezzi adatti: le macchine, le quali, a loro volta, per funzionare devono essere alimentate con energia.
L’energia è presente in tanti modi nella nostra vita. Guardiamoci intorno: mentre stiamo facendo i compiti urtiamo un libro che dal tavolo cade a terra. Solleviamo allora il libro e lo rimettiamo sul tavolo: così facendo eseguiamo un lavoro.

2. L’ENERGIA HA TANTE FORME

L’energia può presentarsi in varie forme; osserva le figure e cerca di individuare il tipo di energia corrispondente al fenomeno illustrato:

A. ____________________	B. ____________________	C. _____________________
D.____________________	E. ____________________	F. _____________________

Rispondi alle seguenti domande:

Quali fonti ha utilizzato l’uomo nell’antichità ?
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Come l’uomo impiegò l’energia dell’acqua e del vento per compiere un lavoro ?
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Quali sono i limiti di queste due fonti di energia?
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
In che epoca l’uomo cominciò a sfruttare l’energia del vapore ?
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Che cosa intendi con il termine “energia” ?
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

3. FONTI DI ENERGIA E RICEVITORI DI ENERGIA

Molti apparecchi e macchine, così come gli esseri viventi hanno bisogno di energia per funzionare. Si può ricevere energia ad esempio tramite combustibile, cibo ecc.
Ogni portatore di energia trasporta l’energia da una fonte di energia ad un ricevitore di energia. Lo schema seguente evidenzia la fonte, il ricevitore, la direzione del flusso di energia ed il portatore col quale l’energia viene trasferita.

Completa la tabella seguente aggiungendo le parole mancanti:

Fonte di energia	Portatore	Ricevitore
Serbatoio della nafta	____________________	Bruciatore
_____________________	Benzina	_____________________
Centrale elettrica	_____________________	_____________________
_____________________	_____________________	Motore elettrico
_____________________	Carbone	_____________________
Frigorifero	_____________________	_____________________
Laghetto alpino (diga)	_____________________	Turbina

4. L’ENERGIA NEI SISTEMI

Esegui dei disegni relativi a quattro degli esempi precedenti indicando su ogni disegno la fonte di energie, il portatore ed il ricevitore

Un esempio complesso: IL TRICICLO A MOLLA

GRicorda

Carbone, olio da riscaldamento, gas, legno, benzina, diesel, cibo sono esempi di portatori di energia. Non c’è energia senza portatori.

4. CLASSIFICAZIONE DELLE FONTI ENERGETICHE

Le fonti energetiche possono essere divise in due gruppi:

FONTI D’ENERGIA
rinnovabili	esauribili
_________________________	_________________________
_________________________	_________________________
_________________________	_________________________
_________________________	_________________________
_________________________	_________________________
L’energia del vento, quella muscolare dell’uomo, l’energia idraulica e quella termica prodotta dalla combustione dei vegetali derivano tutte più o meno direttamente dall’energia solare. Infatti mediante la fotosintesi clorofilliana l’energia luminosa viene immagazzinata nei vegetali, che costituiscono gli alimenti per uomini e animali. Il sole è anche l’artefice principale delle forze naturali siano esse eoliche oppure idriche. Esso, infatti, crea le correnti d’aria (venti), o causa l’evaporazione delle acque e le successive precipitazioni e origina l’accumulo di acqua nei bacini montani. Queste fonti sono inesauribili in quanto si rinnovano ciclicamente in periodi relativamente brevi.	A differenza di quelle rinnovabili, queste fonti energetiche non sono inesauribili. Sono infatti costituite da giacimenti enormi ma pur sempre limitati e non ricostruibili perché accumulati in periodi di tempo molto lunghi, dell’ordine di milioni di anni. Il carbone fossile, il petrolio, i gas naturali, i combustibili nucleari appartengono tutti al gruppo delle fonti energetiche non rinnovabili. Al contrario le riserve di energie oggi disponibili si vanno sempre più riducendo.

Consumo di energia e di elettricità in Svizzera nel 2002

Fonte: elettricità cifre e fatti 2002

5. LE TRASFORMAZIONI D’ENERGIA

Proviamo a realizzare un modellino operativo per meglio rappresentare le possibili trasformazioni dell’energia.

Ritaglia il triangolo equilatero ricordando di rispettare le strisce laterali di congiunzione.
Piegando e incollando lo sviluppo si ottiene un tetraedro. I quattro vertici del solido corrispondono alle fondamentali forme di energia individuabili per la differente colorazione e dalle lettere M = energia meccanica, E = energia elettrica, T = energia calorica C = energia chimica.

6. L’UTILIZZO DELL’ENERGIA NEI TRASPORTI

Lo sviluppo dei trasporti, che nel corso dei secoli è andato di pari passo con la conquista di nuovi mercati e la conoscenza di tradizioni e civiltà sconosciute, può essere suddiviso in due periodi.
Durante il primo, dalle origini fino all’inizio del XIX secolo, i trasporti si svolsero esclusivamente per terra e per acqua e si impiegò la forza motrice umana, animale e del vento.
Il secondo periodo ha avuto inizio con la scoperta e l’impiego di nuove forze motrici quali il vapore, l’energia elettrica, i carburanti e per ultima l’energia atomica che hanno permesso il perfezionamento dei mezzi di locomozione.
Pensate per un attimo cosa ha significato la sostituzione dei velieri del Seicento con le prime navi a vapore, sia in termini di risparmio di tempo necessario a collegare l’Europa con l’America, sia in termini di maggior quantità di merce trasportata.
Il viaggio di queste navi era assicurato dal vapore prodotto dalle caldaie e i nuovi mezzi percorrevano le rotte in tempi definiti e precisi che non dipendevano più dal soffiare del vento.
Solo nella seconda metà del XVIII secolo, con l’invenzione della macchina a vapore di Watt (1736-1815) si ebbe per l’umanità una svolta, una vera e propria rivoluzione in campo energetico: l’inizio dello sfruttamento delle grandi forze latenti della natura. La macchina a vapore impiegava combustibili fossili e vegetali, che liberavano l’energia termica necessaria al suo funzionamento. Il carbone diventava una nuova immensa fonte di energia.
Più tardi, un secolo dopo, l’invenzione del motore a scoppio ha reso possibile l’uso dei combustibili liquidi derivati dal petrolio. Oggi, mentre l’energia nucleare trova pratica applicazione, ci si rivolge ancora con spirito rinnovato e con tecnologie più avanzate alle forze libere della natura: al sole, al vento ed alle acque.
Nella tabella seguente sono sintetizzate le principali tappe dell’evoluzione dei trasporti in relazione alle trasformazioni economiche e agli sviluppi tecnologici degli ultimi 1000 anni.

Esercizio

Calcola quanto tempo impiegano i sei mezzi di trasporto indicati nel disegno per percorrere un tragitto di 1500 km. Calcola i tempi senza contare le soste.

		Percorrenza giornaliera (24 ore) in km treno: 1000 nave: 300 cavallo: 200 bicicletta: 180 camion: 800 a piedi: 70
Treno
Nave a vapore:
Cavallo:
Bicicletta:
Camion:
A piedi:

7. LA TECNICA NAVALE

Le navi sono tra i mezzi di trasporto più grandi costruiti dall’uomo. Nonostante le dimensioni, una nave viene ancora costruita in modo sostanzialmente artigianale in un cantiere navale. Molto spesso una grossa nave viene realizzata in un unico esemplare.
Le navi sono attualmente i mezzi di trasporto più economici su lunghi percorsi ma anche i più lenti. Le navi che solcano le acque hanno forme e funzioni diverse: dalle piccole barche a remi alle enormi portaerei.
Il galleggiamento: una nave di ferro galleggia anche se il ferro ha una densità di 7,8 volte maggiore dell’acqua per cui un oggetto di ferro ha una massa di oltre sette volte più di uno stesso volume di acqua. Una nave di ferro galleggia poiché gran parte del suo interno (stiva, cabine, sala macchine) non è piena di ferro ma di aria che ha una massa molto ridotta. Per comprendere perché una nave galleggia sull’acqua analizziamo come si comporta un recipiente posto nell’acqua a cui facciamo variare il peso, proprio come se fosse una nave.
Se collochiamo in un lavandino un bicchiere, questi si immerge fino ad occupare un volume di acqua che corrisponde alla sua massa (160g) Se nel bicchiere aggiungiamo delle monete (10 pezzi) la cui massa passa da 160g a 240g, questi si immerge nell’acqua fino a spostare un volume d’acqua corrispondente a 240g. Se aumentiamo le monete, per esempio 20 pezzi, la massa passa da 240g a 320g, lo spostamento dell’acqua sarà a questo punto di 320g.
Una nave quindi si immerge nell’acqua fino al livello in cui il peso dell’intera nave è uguale al peso dell’acqua “spostata”, cioè dell’acqua occupata dalla parte immersa della nave.
Come funzione un sommergibile?
Supponiamo che il barattolo rappresentato nel disegno seguente sia un sommergibile ed introduciamolo in una bacinella piena di acqua, l’acqua penetra nel barattolo (sommergibile) attraverso il tubicino corto, lo riempie e lo manda a fondo (fase d’immersione del sommergibile).

Prototipo di sommergibile

Funzionamento del sommergibile

Colleghiamo l’altro tubicino con una pompa da bicicletta e gonfiamo il palloncino. L’aria che lo gonfia farà uscire l’acqua dal tubicino corto e farà venire a galla il barattolo (fase di emersione del sommergibile).
La stabilità
Una nave per essere sicura deve essere stabile e non inclinarsi anche con onde forti. Una nave è stabile se il suo baricentro è basso e si mantiene al centro della nave, così se la nave si inclina per le onde, tende automaticamente a tornare in posizione verticale.
Invece una nave poco carica, come le petroliere quando sono prive di petrolio o una nave mercantile con la stiva vuota, ha un baricentro posto in alto e le ondate rischiano di farlo ribaltare. Per questo motivo le navi devono viaggiare cariche e la linea di galleggiamento non deve scostarsi troppo dalla superficie dell’acqua.
Ricerca le seguenti definizioni:

Baricentro o cento di gravità

equilibrio stabile

equilibrio instabile

equilibrio indifferente

La spinta in avanti
La spinta in avanti alle navi è fornita da un’elica che gira avvitandosi nell’acqua; la spinta di reazione dell’acqua a sua volta sospinge la nave in avanti. Il principio di funzionamento è identico a quello dell’elica di un aeroplano.

Principio di Archimede

Che ne diresti se mettessimo il principio di Archimede “alla prova”? Si tratta di verificarlo con un esperimento molto semplice. Basta pesare un oggetto e l’acqua che viene spostata quando esso viene immerso. In questo modo potrai verificare se le due masse sono uguali. E’ un esperimento facile e divertente e per farlo bastano pochi oggetti.
Materiale

1 bottiglia di plastica	1 bilancia di precisione
1 tubo di gomma	plastilina
2 recipienti piccoli (100ml)	alcune masse (p.es. bulloni)

Procedimento

Con l’aiuto del docente taglia la bottiglia di plastica. Fai un buco nella parte superiore e introduci il tubo di plastica nel buco.
Fissa il tubo alla bottiglia con la plastilina; poi determina il peso del bicchiere piccolo vuoto destinato a raccogliere l’acqua che tracimerà attraverso il tubo.
Riempi la bottiglia di plastica fino a filo del tubo di gomma.
Metti il bicchiere piccolo vuoto all’altro estremo del tubo di gomma; immergi lentamente il bicchiere appesantito da alcune masse all’interno della bottiglia. Il bicchiere sposterà una certa quantità d’acqua, che uscirà dal tubo e andrà a finire nel recipiente vuoto piccolo.

Materiali necessari all’esperienza

I bicchieri e le masse

Togli dalla bottiglia il bicchiere appesantito da alcune masse e pesalo.
Pesa il recipiente contenete l’acqua uscita dalla bottiglia e sottrai il peso del barattolo vuoto determinato al punto 2. Il risultato indicherà il peso della quantità d’acqua spostata. Cosa puoi osservare confrontando i due pesi?

Spazio di risposta

8. I PRINCIPI DEL VOLO

Gli aeroplani sono dei velivoli più pesanti dell’aria (come le navi con l’acqua); per muoversi in volo devono avere una forma adatta e hanno bisogno della spinta di un motore potente e nello stesso tempo leggero. L’aereo è un mezzo di trasporto che viaggia nell’aria. Un’auto viaggia sulla strada, un treno viaggia su rotaie, una nave viaggia nell’acqua; anche se stanno fermi non cadono e non affondano. Invece un aereo se sta fermo cade perché non è sostenuto dal proprio elemento (aria).
Il profilo dell’ala di un aereo e l’aria che la colpisce, provocata dallo spostamento, ne permettono il volo.
La portanza
Solo se in movimento un aereo può volare nell’aria. Il profilo dell’ala ha una maggiore curvatura nella parte superiore rispetto a quella inferiore (vedi disegno a lato); l’aria quindi scorre più rapidamente nella parte superiore rispetto alla parte inferiore. Per questo motivo sopra l’ala vi è una pressione minore rispetto alla parte inferiore. La differenza di pressione genera una forza che sospinge l’aereo verso l’alto.

Lo scorrimento dell'aria attorno al profilo

Modello dimostrativo

La stabilità
La stabilità ha un’importanza vitale soprattutto durante il decollo e l’atterraggio. La stabilità è garantita dalle ali, dai timoni e dagli stabilizzatori di volo, che consentono di mantenere un assetto stabile e una direzione rettilinea.

Come si chiamano le parti indicate nel disegno e i tre assi di rotazione

Come si governa un aereo
Un sistema di cavi, o nei grossi aerei idraulico trasmette i movimenti della leva e dei pedali agli alettoni, posti sulle ali e ai timoni di coda. I quattro disegni ci danno l’ideo di come un pilota governi il velivolo.
A differenza della guida di un’auto che appoggia per terra, l’aeroplano si muove attraverso un fluido. Le azioni sui comandi devono essere dati con una particolare sensibilità che viene appresa nei corsi di pilotaggio.

La leva viene spinta a destra, l’alettone destro si alza e quello sinistro si abbassa, l’aereo si inchina e inizia la virata destra.	È spinto il pedale destro, il timone si apre sulla destra e il muso sbanda pure verso destra.	La leva è spinta, il timone orizzontale si abbassa alzando la coda e abbattendo il muso. L’aereo picchia.	La leva è tirata, il timone si alza e la coda si abbassa, il muso si alza e l’aereo sale.

Una verifica immediata a quanto illustrato può essere eseguita costruendo un aeroplano di carta e ritagliano i timoni di governo. Questi regolati nelle varie situazioni daranno una differente traiettoria di volo.

La spinta
La spinta in avanti di un aereo viene fornita o da un’elica o da un reattore. L’elica è formata da pale che girano velocemente attorno a un perno centrale; ogni pala dell’elica ha un profilo simile a quello dell’ala di un aereo, per cui dietro le pale si crea una pressione maggiore rispetto alla pressione anteriore; anche in questo caso si ottiene una forza che sospinge il velivolo in avanti. Di fatto una pala si avvita nell’aria, proprio come del caso di una vite che si affonda nel legno.

I due sistemi di propulsione aerea

Il reattore è una turbina a gas che aspira l’aria anteriormente e quindi getta dalla bocca posteriore un flusso di gas ad altissima velocità, proprio come succede a un palloncino gonfio quando viene lasciata uscire l’aria.
Mentre la portanza sospinge l’aereo verso l’alto, il motore lo sospinge in avanti; grazie alla combinazione di queste due forze l’aereo può decollare e mantenersi in volo.

9. IL TRICICLO A MOLLA

MOMENTO TEMATICO
Il triciclo a molla è un veicolo del tutto particolare. Esso sfrutta, per il suo movimento, l’energia immagazzinata in una molla. Singolare il fatto di usare dell’energia che altrimenti servirebbe per uccidere un povero topolino!
Pur non esistendo veicoli che funzionano così, questo principio è sovente usato laddove c’è dell’energia in esubero, p. es. nelle macchine elettriche o nei treni durante le discese. In questo caso il motore è spinto dal peso del veicolo e produce energia elettrica che viene immagazzinata negli accumulatori o restituita, nei treni, alla linea elettrica.
DISEGNO TECNICO E INDICAZIONI PER LA COSTRUZIONE DEL TRICICLO A MOLLA
Disegno (versione AutoCAD o Word)
Disegno d’assieme

Lista pezzi
Struttura portante e asta

Pos.	Oggetto	Quant.	Dimensioni (mm)	Materiale
1	Base	1	10/50/500	Pioppo comp.
2	Supporti ruota motrice	2	10/10/50	Pioppo comp.
3	Trave dello sterzo	1	10/20/150	Pioppo comp.
4	Supporti ruote anteriori	2	10/20/30	Pioppo comp.
5	Fine corsa dell’asta	1	10/10/50	Pioppo comp.
6	Asta	1	Diam. 4/465	abete

Ruote

Pos.	Oggetto	Quant.	Dimensioni (mm)	Materiale
7	Ruota motrice	1	Diam. 250/4	Pioppo comp.
8	Ruota anteriore (prefab.)	2	Diam. 40/4	Pioppo comp.
9	Puleggia	1	Diam. 40/10	Pioppo comp.
10	Flangia	1	Diam. 60/10	Pioppo comp.

Elementi rotanti e “motore”

Pos.	Oggetto	Quant.	Dimensioni (mm)	Materiale
11	Trappola per topi	1	ca. 45/100	diversi
12	corda	1	ca. 1000	diversi
13	Assi di rotazione filettato	1	M3/240	Ac
14	Vite ad occhiello	4	Diam. 3	Ac
15	Bulloni di fissaggio	22	M3	Ac
16	Ranelle (facoltativo)	8	Diam. 3	Ac
17	Vite dello sterzo	1	M3/25	Ac
18	Fascette	2	piccole	plastica

Materiale vario

Pos.	Oggetto	Quant.	Dimensioni (mm)	Materiale
-	Rigetta di precisione	1	600	Ac
-	Squadra a cappello	1	150	Ac
-	Lima piatta	1
-	matita	1
-	Carta vetrata 220	1
-	Trapano a colonna	1
-	Traforo elettrico	1
-	Punta trapano (legno)	1	Diam. 3
-	Punta a tazza	1	Diam. 40
-	Punteruolo (legno)	1
-	Colla	1	250g	acrilica

Indicazioni di montaggio

ricavare il telaio (1) da una striscia di compensato di 500/50mm, lavorarla come descritto dal disegno tecnico e forare la sede della vite dello sterzo.
da una striscia di compensato larga 20mm tracciare e tagliare gli elementi dello sterzo: la trave (3), che va forata nel centro per accogliere la vite dello sterzo e i due supporti (4).

unire con la colla bianca i tre elementi dello sterzo.
preparare le ruote anteriori e procedere al montaggio completo dello sterzo.
I due pezzi (2) e il pezzo (5) sono ottenuti con del compensato da 10mm.

ricavare il telaio (1) da una striscia di compensato di 500/50mm, lavorarla come descritto dal disegno tecnico e forare la sede della vite dello sterzo. da una striscia di compensato larga 20mm tracciare e tagliare gli elementi dello sterzo: la trave (3), che va forata nel centro per accogliere la vite dello sterzo e i due supporti (4).		unire con la colla bianca i tre elementi dello sterzo. preparare le ruote anteriori e procedere al montaggio completo dello sterzo. I due pezzi (2) e il pezzo (5) sono ottenuti con del compensato da 10mm.
Ridisegnare la ruota motrice studiare la possibilità di alleggerire la struttura, riportare il disegno sul materiale e tagliare la ruota, forare il centro con la punta da 3mm.
	Ritagliare la puleggia (9) sulla quale sarà arrotolata la corda e la flangia (10) con l’intaglio per assicurare la corda. Unire i pezzi (7), (9) e (10) infilando nel contempo l’asse di rotazione filettato, questo accorgimento permette la centratura perfetta delle tre ruote. Fissare ai due pezzi (2) le viti ad occhiello.
Posizionare i due pezzi (2) e fissare, in maniera provvisoria, le ruote, incollare il tutto sulla base (1), curare il perfetto centraggio nella sede della ruota motrice. Montare con la colla bianca la trappola (11) sulla base (1). Applicare l’asta di prolungo fissandola al meccanismo della trappola con due fascette. posizionare il fine corsa dell’asta (5) in modo che questa non arrivi, una volta rilasciata a toccare il suolo davanti al veicolo. stabilire la lunghezza ottimale della corda, fissarla all’asta di prolunga. rifinire e pitturare il veicolo.

9. IL MULINO PER CEREALI

IL MULINO DEL GHITELLO

MOMENTO TEMATICO
In collaborazione con la Direzione del Parco della Breggia proponiamo la riscoperta del mulino del Ghitello.
PRESENTAZIONE DELLA STRUTTURA
Ubicazione
Sponda sinistra della Breggia, in località Ghitello, presso il ponte che congiunge Morbio Inferiore con Balerna. L’altitudine è pari a ca. 275 m/sm.
Raggiungibilità: Strada veicolare.

Contesto ambientale
Il territorio ha subito profonde modificazioni in questi ultimi anni (deviazione del torrente e incanalamento nel 1970) e si trova attualmente ai margini di una zona residenziale a carattere intensivo.
Edificio
Costruzione articolata intorno ad una corte, aperta verso meridione. L'edificio principale è composto da tre piani. Il locale macine ed il buratto si trovano al piano terreno, nell'angolo Nord-Ovest del complesso. Il frantoio, in posizione distaccata, occupa l'angolo Sud-Ovest.
Anno di costruzione
Inizio XVII secolo; sulla trave che funge da supporto alle macine è incisa la data 1606, recentemente si è scoperta la stessa data incisa su un supporto in pietra che funge da base per la struttura di uno dei mulini. Il ponte è documentato nel 1560 (archivio Torriani, Comuni e Pieve di Balerna, anno 1576, marzo 23 n. 64).
Stato di conservazione
Il complesso è stato parzialmente ristrutturato con gli spazi amministrativi del Parco, il centro di documentazione, un ristorante e due inquilini.
Funzione e condizioni di proprietà
Il Mulino del Ghitello è attualmente di proprietà della Fondazione Parco della Breggia. Originariamente apparteneva ai fratelli Canova (fu Antonio) e agli Eredi Canova (fu Giovanni).
Utilizzazione
Mulino con macine per il granturco, il frumento, per cereali (segale, orzo, grano saraceno) e per castagne. Frantoio per la torchiatura di noci e semi di linosa.
Cessazione dell'attività
Frantoio nel 1950. Mulino nel 1961.
Acqua
Corso d'acqua: torrente Breggia.
Regime idrico
Portata poco costante, con variazioni notevoli in caso di piogge (alimentazione carsica della Breggia). L’antica roggia in pietra e muratura aveva una lunghezza di ca. 210 metri e attingeva l’acqua da un piccolo bacino di accumulazione costruito per ovviare alla penuria d'acqua nei periodi di magra.
Quantitativo d'acqua prelevata
mc 220 (secondo il Catasto delle Acque Pubbliche 1894-96. Caduta m 2.70 (mulino), m 0.40 (torchio).
Diritto d'acqua: estinto nel 1976.

Macchinario con ruote verticali
Mulino
No. 3 ruote del diametro di m 2.20, larghezza m 0.40. Originariamente le ruote erano in legno (secondo il Catasto delle Acque Pubbliche del 1894 - 96). Oggi sono in ferro con raggi di legno (una ruota ha ancora il perno in legno).
Frantoio
No. 1 ruota del diametro di m 1.30, larghezza m. 0.60.
Forza utilizzata (secondo il Catasto delle Acque Pubbliche 1894-96).
Mulino: 5.60 cavalli dinamici; frantoio: 0.80 cavalli dinamici.
Macine Mulino
No.3 macine con diametro di 130 cm.
Provenienza: Inverigo (Brianza).
Produzione massima: circa 3-4 q al giorno.
Meccanismi
Sono tuttora esistenti gli ingranaggi in legno e metallo per la trasmissione del moto (una ruota dentata sul perno della ruota idraulica trasmette il moto al perno verticale che sostiene la ballerina o macina superiore), il soppalco, le casse con le macine, la tramoggia. Buratti ne esistono due: il primo è collegato con la ruota motrice; il secondo dispone di ingranaggi e cinghia per il trasporto del macinato. Frantoio: sono esistenti gli ingranaggi in metallo per la trasmissione del moto e la macina orizzontale collegata al perno verticale.
Osservazioni
I villaggi serviti dal mulino del Ghitello erano: Balerna (con le frazioni di Bisio, Sant’Antonio, Pontegana), Castel San Pietro (Gorla e Obino). Morbio Inferiore, Novazzano, Vacallo (San Simone, Pizzamiglio, Roggiana). Salorino (Cragno una o due volte l'anno).
Presso il frantolo (in parte smontato e trasportato nel Malcantone) esiste un forno non utilizzato da molto tempo.
La roggia che collega il mulino con il frantolo è stata coperta con macine non più utilizzate.
Tra i collaboratori per la manutenzione ed il funzionamento del mulino figuravano la ditta Mandelli di Balerna (per il metallo), il signor Angelo Corti di Balerna per il legno egli ingranaggi In legno e il signor Vella per le scanalature delle macine (1 -2 volte l'anno).
DISEGNO TECNICO E INDICAZIONI PER LA COSTRUZIONE DEL MULINO PER CEREALI
Disegni (versione AutoCAD o Word)

Prospetto (vista dalla parte della macina)

Prospetto (vista dalla parte della ruota idrica senza fianco!)

Fianco
Lista pezzi
Struttura portante

Pos.	Oggetto	Quant.	Dimensioni (mm)	Materiale
1	Base	1	10/160/160	Pioppo comp.
2	Fianchi	2	10/30/85	Pioppo comp.
3	Coperchio	1	10/80/160	Pioppo comp.
5	guida	1	10/30/30	Pioppo comp.

Ingranaggi

Pos.	Oggetto	Quant.	Dimensioni (mm)	Materiale
6	Ingranaggio piccolo	1	Diam. 62/10	Pioppo comp.
7	Ingranaggio grande	1	Diam. 124/10	Pioppo comp.
8	denti	18	Diam. 6/30	abete

Elementi rotanti

Pos.	Oggetto	Quant.	Dimensioni (mm)	Materiale
9	Macine dischi / ruota acqua	4	Diam. 62/10	Pioppo comp.
10	Fianchi ruota ad acqua	2	Diam. 124/10	Pioppo comp.
11	Palette ruota ad acqua	6	4/20/54	Pioppo comp.
12	Asse verticale	1	Diam. 10/190	Abete
13	Asse orizzontale	1	Diam. 10/80	abete

Materiale vario

Pos.	Oggetto	Quant.	Dimensioni (mm)	Materiale
-	Rigetta di precisione	1	300	Ac
-	Squadra a cappello	1	150	Ac
-	Lima piatta	1
-	matita	1
-	Carta vetrata 220	1
-	Trapano a colonna	1
-	Traforo elettrico	1
-	Dime di foratura	1	2-3/130/200	Ac
-	Vite con bullone	1	M10/20
-	Punta trapano (legno)	1	Diam. 6
-	Punta trapano (metallo)	1	Diam. 6
-	Punta trapano (legno)	1	Diam. 10
-	Punta trapano (legno)	1	Diam. 10
-	Martello	1	250g
-	Fresa a tazza	1	Diam.67
-	Fresa a tazza	1	Diam. 127
-	Colla	1	250g	acrilica

Indicazioni di montaggio (visita le foto)

Preparare due dime di foratura in lamiera di Ac di 2-3mm. Ritagliare le ruote degli ingranaggi (diametro 124 e 64mm), e forarle con l’ausilio delle dime. Tagliare, da un’astina di sezione tonda e di diametro 5mm, 18 denti lunghi 30mm. Il foro centrale è di 10mm. Tenendo le ruote appoggiate su di un piano introdurre i denti nei fori aiutandoti con un martello, fissarli con della colla.		Ricavare due dischi di spessore 4 e di diametro 124mm e due dischi di diametro 60mm, spessore 10mm. Forare nel centro con la punta diam. 10mm. Preparare, con il compensato da 4mm, 6 palette rettangolari: 20/54mm.
Incollare gli elementi inserendo, per garantirne il centraggio un perno di diam. 10mm. Attenzione a non incollare involontariamente il perno!
	Disegnare e ritagliare su di un asse di compensato di 10mm e alto 160 il coperchio e i due fianchi, la larghezza è di 100mm. Sullo stesso materiale predisporre anche la base della costruzione (160x160mm). Il coperchio è forato nel centro con la punta diam. 10mm. Da una lista 10/30 in compensato ricavare i supporti della ruota, forati diam.10mm e arrotondati. Dalla stessa lista tagliare (30/30) la guida inferiore dell’albero verticale.
Posizionare alla giusta altezza la ruota dentata piccola. I denti non devono fare interferenza tra loro! Il modello strutturale del mulino per cereali del Ghitello terminato.

9. RACCOLTA TESTI

Bibliografia

Titolo	Autore	Casa editrice
Tecnologia: Sapere e saper fare Volume C: produzione ed energia	Franceschi C Valdesi R.	Le Monnier
Educazione tecnica Volume A e B	Equilibri	De Agostini
Tecnologie & energia	Cigada F. Pasquali F.	Editrice La Scuola
Tecniche e tecnologie per il 2000 Volume 3	Cappè G.	SEI
Parliamo di energia nella scuola media	Esperti di scienze	Stato
L’analisi e il progetto	Albrigi Cigada – NegriSacchi Pasquali - Passante Pirona	Giunti
Tecnologie per il futuro	Calzolai S. Sabelli MG.	Editrice La Scuola
Tecnica oggi	Buffa di Perrero – Buraggi ME.	Petrini Editori Torino
La tecnica e suoi sistemi	Secci Famiglietti M.	De Agostini
Esperienze tecnico-creative	Cappè G. – Natali I.	SEI

9. Avvertenza

Informazione destinata al docente (ver.: 28.12.2003)

Il programma di educazione tecnica vive, da qualche anno, un costante rinnovo che lo arricchisce di una serie di esperienze accattivanti e oramai collaudate.
Ci sembra pertanto in caso, alla luce della riforma 3 e della verifica cantonale svolta nell’anno scolastico 2003/04, di proporre un contesto strutturato che canalizzi l’attività in questa materia. Tenuto conto, ben inteso, dei suggerimenti e dei metodi applicabili in tecnica.
La proposta operativa tiene conto di poli oramai esplorati e introduce un filone comune che tratta il tema dell’energia. La scelta non è casuale ma risponde ad un bisogno legato alla formazione dell’individuo in una società estremamente tecnica. Il soggetto scelto è quello dell’energia, del quale si voglio dare le conoscenze fondamentali quelle più elementari ma altrettanto importanti nell’educazione ai consumi e in quello di cittadino cosciente e rispettoso dell’ambiente in cui vive.
L’unità didattica è completa e contiene il materiale necessario per la pianificazione semestrale.
Le sequenze di lavoro sono stabilite dal docente e dalle pratiche didattiche che intende applicare. I tempi segnalati nella tabella sono indicativi.
Nel dettaglio si struttura attraverso:

un itinerario che tocca gli aspetti fondamentali dell’energia e che ha come scopo d’introdurre i ragazzi in questo importante tema. Una breve storia, le sue forme e le fonti, la trasmissione e la trasformazione, la classificazione e l’utilizzo sono i nodi tematici che caratterizzano questa informazione. Si privilegia la discussione, il lavoro su schede attive e la ricerca personale, non da ultimo la ricerca in rete svolta nell’aula d’informatica	3-4 lezioni
alcune applicazioni importanti per l’uomo nel campo dei trasporti. Si tratta di lavorare privilegiando la sperimentazione all’interno di piccoli gruppi su argomenti tecnici che riguardano principi di funzionamento delle macchine.	2-3 lezioni
la scelta tra due realizzazioni contestuali che danno forma ad un elaborato con lo scopo di verifica pratica dei concetti presentati. È il momento privilegiato del lavoro in laboratorio nel quale il ragazzo abilita i saper fare e la sua autonomia	10 lezioni

Non si sono volute dimenticare le positive esperienze collaudate negli scorsi anni e che elenchiamo di seguito:
L’abitazione                    costruzione di un modello abitativo con attenzione particolare all’impianto tecnologico e alla ripartizione degli spazi interni
Il maglio medievale        ricostruzione storica di un’officina medievale nella quale si lavora, servendosi di energia idrica, il ferro forgiando attrezzi e armi
L’aeroplano                    costruzione di un modello veleggiatore realizzato con l’impiego di materiali moderni e delle tecniche necessarie per il suo volo
Le macchine di Leonardo         storia di un inventore e raccolta delle sue costruzioni più significative.
L’idro-razzo                   costruire e lanciare un razzo ecologico, realizzato recuperando bottiglie PET usa per la sua spinta il principio azione-reazione.
Le schede sono aggiunte in allegato e si aggiungono alle due nuove realizzazioni presentate nel documento.
Tutto il materiale è fruibile su CD e scaricabile dalla rete.

Leggenda dei momenti caratteristici dell’attività didattica

Logo	Attività	Area di sviluppo
	Informazione	Trasmissione del sapere tecnico gestita prevalentemente dal docente.
	Verifica pratica	Aspetti operativi di scoperta e sperimentazione introdotti, a complemento, nell’area d’informazione e di apprendimento.
	Progettazione	Fase assistita nella quale si mette in comune un progetto, essa è collegata direttamente con la fase di costruzione.
	Ricerca personale	Invito alla ricerca personale. Gli orizzonti consigliati sono quelli della ricerca via Internet, biblioteca di sede, ricerca a casa.
	Costruzione	Parte pratica nella quale il gruppo realizza l’elaborato. Si lavora mobilitando l’autonomia personale dei ragazzi.
	Certificazione	Momento di verifica scritta sulle conoscenze e le procedure. Lavoro individuale pianificato nell’ambito della valutazione.
	Lavori in corso	Parti del documento interattivo non ancora completo o con aggiornamenti periodici.

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