Disco a due facce che si fondono

Cosa imparerà

• Che l'occhio e il cervello non vedono in modo continuo: un'immagine «resta» circa 1/15–1/20 di secondo e si mescola con la successiva.
• Che, se due immagini si alternano più di circa 15–20 volte al secondo, le vediamo insieme (fusione delle immagini), che è la base del cinema e dei cartoni animati.
• A ragionare sull'orientamento di un disegno quando gira: perché il secondo disegno deve stare capovolto rispetto al primo.
• A comporre due disegni che si completano (posizione, dimensione e centro comuni).

Prepara prima

• Stampa il foglio delle sagome al 100 % su cartoncino (senza «adatta alla pagina») e verifica con un righello che ogni disco misuri 70 mm.
• Taglia prima i fili da 30 cm: 2 per taumatropio.
• Per bambini di 5–6 anni, ritaglia tu i nuclei di cartoncino e fora i buchi in anticipo.
• Tieni pronto un taumatropio finito per mostrare l'effetto prima di iniziare.

Materiali e attrezzi

• Cartoncino bianco — 1 foglio A4
  180–220 g/m², per stampare le sagome (pezzi A–D e F)
• Cartoncino sottile — 1 pezzo di 15 × 8 cm
  delle scatole di cereali o di biscotti (≈ 0,5 mm), per i nuclei rigidi (pezzo E)
• Filo resistente — 4 pezzi da 30 cm (2 per taumatropio)
  spago da cucina, spago sottile o lana sottile
• Colla stick — 1
  per incollare i disegni al nucleo senza che si imbarchi
• Matite colorate o pennarelli — a piacere
  tratto scuro e spesso (i tratti sottili si vedono poco quando gira)
• Rinforzi per fori o nastro adesivo — 4
  rondelle adesive da cartoleria o pezzetti di nastro da 1 cm

Attrezzi

• Forbici — ritagliare i dischi
• Punteruolo, ago grosso o matita appuntita — forare i buchi di 2–3 mm (con plastilina o gomma sotto) adulto
• Compasso (facoltativo) — disegnare dischi bianchi di 70 mm per inventare i tuoi disegni

Pezzi e sagome

• A · Disco A: l'acquario (faccia davanti) ×1 — cartoncino 200 g/m²
• B · Disco B: il pesce (faccia dietro di A) ×1 — cartoncino 200 g/m²
• C · Disco C: la gabbia (faccia davanti) ×1 — cartoncino 200 g/m²
• D · Disco D: l'uccellino (faccia dietro di C) ×1 — cartoncino 200 g/m²
• E · Nucleo rigido ×2 — cartoncino sottile (scatola di cereali)
• F · Dischi bianchi per inventare ×2 — cartoncino 200 g/m²
• G · Fili ×4 — spago da cucina o spago sottile

Passo passo

1. Ritaglia i dischi

   Ritaglia lungo la linea i dischi A e B (acquario e pesce) o C e D (gabbia e uccellino), di 70 mm di diametro. Ritaglia piano facendo ruotare il cartoncino, non le forbici, perché vengano ben rotondi.

   Verifica: Metti un disco sull'altro controluce: i bordi e i punti dei fori coincidono.

2. Ritaglia il nucleo di cartoncino

   Metti un disco ritagliato sul cartoncino della scatola di cereali, ricalca il contorno e buca con la punta della matita i due punti dei fori perché restino segnati sul cartoncino. Ritaglialo (E) e unisci i due punti con il righello su entrambe le facce: è la linea dell'asse.

3. Colora i disegni

   Ripassa i disegni con un pennarello nero a punta media e colora: l'acquario con l'acqua azzurro chiaro, il pesce arancione, l'uccellino giallo o blu. Lascia gli sfondi bianchi e non riempire le sbarre della gabbia.

   Trucco: Colori forti e tratto spesso: quando gira tutto sembra più pallido.

4. Incolla la faccia davanti

   Spalma di colla stick una faccia del nucleo E e incollaci sopra il disco A (acquario) con il disegno verso l'esterno, facendo coincidere la linea dell'asse del disco con quella del cartoncino.

5. Incolla la faccia dietro capovolta

   Gira il disco come se voltassi una pagina (di lato, non dall'alto in basso). Ruota il disco B (pesce) in modo che la sua freccia SOPRA sia al contrario di quella di A: dopo averlo girato di lato, punta verso il basso. Spalmalo di colla e incollalo sull'altra faccia del nucleo, allineando la linea dell'asse.

   Verifica: Tieni il disco per i due punti segnati e giralo come una moneta su quella linea: i due disegni devono vedersi dritti.

6. Pressa e asciuga

   Metti il disco tra due fogli sotto un libro pesante per 5 minuti perché resti piatto e ben incollato. Nel frattempo, ripeti i passaggi con C, D e il secondo nucleo per l'uccellino e la gabbia.

7. Rinforza e fora adulto

   Incolla un rinforzo per fori o un pezzetto di nastro da 1 cm su ogni faccia sopra i punti dei fori. Appoggia il disco sulla plastilina e fai i due fori, a 6 mm dal bordo, con un punteruolo o un ago grosso (2–3 mm).

   Verifica: I due fori stanno sulla linea dell'asse, uno di fronte all'altro.

8. Metti i fili

   Passa un filo da 30 cm in ogni foro, unisci le due estremità e annodale: ti resta un anello di circa 15 cm su ogni lato del disco.

   Trucco: Se usi gli elastici, passa l'elastico nel foro e poi dentro se stesso (nodo a bocca di lupo).

9. Carica il disco

   Tieni un anello in ogni mano, con il disco appeso in mezzo e i fili un po' lenti. Fai girare il disco come una corda per saltare attorno all'asse dei fili per circa 20–30 giri, finché i fili non sono ben attorcigliati.

10. Fallo girare

    Tira i due anelli verso l'esterno contemporaneamente: i fili si srotolano e il disco gira velocissimo. Allenta un po' quando si ferma e tira di nuovo: si riavvolge al contrario e torna a girare, come il gioco del bottone che ronza sul filo.

    Verifica: Girando veloce, il pesce compare dentro l'acquario (o l'uccellino dentro la gabbia), dritto e non capovolto.

Funziona? La prova

Fai girare il taumatropio con il metodo arrotola e tira, all'altezza degli occhi e a circa 40 cm, con buona luce (meglio luce del giorno).

Cosa deve succedere: Quando il disco supera circa 8–10 giri al secondo, si vede un'unica immagine con il pesce dentro l'acquario (o l'uccellino nella gabbia), un po' trasparente. Rallentando, le due immagini si separano e sfarfallano.

Se qualcosa non va

• L'uccellino esce capovolto — Le due facce sono state incollate con lo stesso orientamento. Soluzione: Stacca la faccia dietro (o incolla un disco nuovo) ruotata di 180° rispetto a quella davanti.
• L'uccellino compare fuori dalla gabbia — I disegni non erano centrati o sono stati incollati spostati rispetto all'asse. Soluzione: Usa le sagome, allinea le linee dell'asse con quelle del nucleo e verifica controluce prima che asciughi.
• Si vedono sfarfallare le due immagini — Gira troppo piano. Soluzione: Arrotola più giri (30) e tira più forte, oppure usa elastici. Servono più di 8–10 giri al secondo.
• Il disco si storce o traballa — Disco imbarcato o fori che non stanno sullo stesso diametro. Soluzione: Usa il nucleo di cartoncino e pressalo sotto un libro. Fora proprio sulla linea dell'asse.
• Il foro si strappa — Foro troppo vicino al bordo o senza rinforzo. Soluzione: Metti i rinforzi adesivi e fora a 6 mm dal bordo, non meno.
• I disegni si vedono molto deboli — Tratto sottile o colori pallidi. Soluzione: Ripassa con un pennarello nero spesso e colori intensi; prova con buona luce.

Sicurezza

• Il punteruolo o l'ago li usa un adulto, con il disco sulla plastilina o su una gomma, mai sulla mano.
• Non far girare il taumatropio vicino alla faccia di altri bambini; il disco gira veloce e i fili possono scattare come fruste.
• Non avvolgere i fili intorno alle dita né al collo.
• Se qualcuno è sensibile allo sfarfallio della luce (fotosensibilità), non deve guardare a lungo da vicino il disco che gira.

La scienza che c'è dietro

Per i bambini

I tuoi occhi sono come una macchina fotografica che scatta foto di continuo, ma ogni foto resta un attimo nella tua testa prima di cancellarsi. Quando il disco gira velocissimo, vedi l'uccellino, poi la gabbia, poi l'uccellino... così in fretta che la foto dell'uccellino non si è ancora cancellata quando arriva quella della gabbia. Il tuo cervello le unisce e vedi l'uccellino dentro la gabbia! Funzionano così anche i cartoni animati: tanti disegni di seguito, velocissimi.

Per l'adulto

La retina e il sistema visivo integrano la luce nel tempo: uno stimolo breve viene percepito per circa 50–100 ms. Se due immagini si alternano con una frequenza superiore alla soglia di fusione (per immagini di luminosità moderata, dell'ordine di 15–20 alternanze al secondo per fondersi senza sfarfallio evidente; lo sfarfallio di una luce intensa si percepisce fino a 50–60 Hz), il cervello le percepisce sovrapposte. Nel taumatropio, ogni giro completo mostra ciascuna faccia una volta; a 10 giri al secondo ogni immagine compare 10 volte al secondo, quanto basta perché si fondano, con un po' di sfarfallio. Il termine classico «persistenza retinica» è una semplificazione: oggi si attribuisce all'integrazione temporale del sistema visivo e, per il movimento apparente del cinema, al fenomeno beta. L'orientamento invertito del secondo disegno è geometria: ruotando il disco di 180° su un asse orizzontale, la faccia dietro risulta capovolta verticalmente, quindi va incollata capovolta perché si veda dritta. Il taumatropio si diffuse a Londra nel 1825 (John Ayrton Paris) ed è antenato del fenachistoscopio, dello zootropio e del cinema.

• taumatropio: giocattolo ottico fatto di un disco con due disegni che si mescolano quando gira (dal greco «giro meraviglioso»).
• persistenza della visione: l'occhio e il cervello continuano a «vedere» un'immagine per un istante dopo che è scomparsa.
• fotogramma: ciascuna delle immagini fisse che formano un film.
• asse di rotazione: linea immaginaria attorno alla quale gira qualcosa (qui, la linea tra i due fori).
• animazione: illusione di movimento creata con tante immagini in sequenza.

Per età

• 5–7 anni: L'adulto ritaglia il nucleo, fora e annoda i fili. Il bambino colora i disegni, li incolla (con aiuto per ruotare il secondo) e lo fa girare. Concentrati su «i tuoi occhi uniscono le due foto».
• 8–10 anni: Fanno tutto tranne forare. Inventano una propria coppia di disegni con i dischi bianchi e spiegano perché il secondo va capovolto.
• 11–12 anni: Misurano i giri al secondo al rallentatore e cercano la soglia di fusione. Sfida: un taumatropio a tre posizioni con fili su due assi diversi o un fenachistoscopio con 8 disegni.

In gruppo o in classe

Individuale, con tavoli da 4–6 bambini. Per bambino: 1 foglio di sagome stampato su cartoncino, 1 nucleo di cartoncino già ritagliato, 2 fili da 30 cm. Per tavolo: 2 colle stick, pennarelli e colori. L'adulto passa tra i tavoli a forare con punteruolo e plastilina. Sessione di 45 min: 5 min di dimostrazione, 30 min di costruzione (i più veloci ne fanno un secondo con un disegno proprio), 10 min di «galleria» scambiandosi i taumatropi.

Sfide

• Progetta una coppia che racconti una battuta: per esempio, una faccia seria e una bocca sorridente.
• Fai un taumatropio con tre immagini che si combinano usando fili su due assi diversi.
• Costruisci un fenachistoscopio: un disco con 8 disegni di un movimento che si guarda girandolo davanti a uno specchio.
• Crea un flipbook di 20 pagine con una palla che rimbalza.
• Fai girare il tuo taumatropio a più di 15 giri al secondo e verificalo registrandolo.

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