Ponte levatoio del castello

Cosa imparerà

• Che il ponte è una leva: ruota intorno alla cerniera e lo spago tira dalla punta, il punto più lontano, per fare meno forza.
• Che una guida in alto cambia la direzione della forza (come una carrucola fissa): tiri all'indietro e il ponte sale.
• Perché la guida deve stare più in alto della lunghezza del ponte per poterlo chiudere del tutto.
• Come si fa una vera cerniera con un asse che ruota dentro dei cuscinetti (le cannucce).

Prepara prima

• Le mura A misurano 380 × 215 mm e non entrano in un A4: stampale su due fogli e uniscili con il nastro, oppure tracciale direttamente con il righello seguendo le quote.
• Pretaglia la porta e i merli con il taglierino se i bambini hanno meno di 9 anni.
• Verifica che lo spiedino giri libero dentro la cannuccia.
• Taglia gli spaghi: 2 pezzi da 40 cm.
• Se usi la colla vinilica, prepara delle mollette da bucato per tenere fermo mentre asciuga.

Materiali e attrezzi

• Cartone ondulato — 2 fogli: 40 × 22 cm (mura) e 30 × 26 cm (base) + ritagli
  a onda singola, 3–4 mm (grande scatola da spedizione smontata)
• Cannucce dritte — 2
  Ø 6 mm (cerniera e guide)
• Spiedino di legno — 1
  Ø 3 mm, dritto, tagliato a 160 mm
• Spago sottile — 1 m
  da cucina, di cotone o spago da 1–2 mm
• Maniglia — 1
  tappo di bottiglia o anello portachiavi, per legare gli spaghi dietro
• Nastro adesivo — 1 rotolo
  di carta o da imballaggio
• Colla vinilica o stick di colla a caldo — 1 flacone / 2 stick
  per le mura, la base e le cannucce
• Pennarelli o tempere — a piacere
  pietre, assi del ponte, fossato blu
• Rotoli di carta igienica (facoltativi) — 2
  come torri decorative ai lati delle mura

Attrezzi

• Taglierino, righello di metallo e tappetino da taglio — tagliare le mura, la porta e i merli adulto
• Forbici — tagliare cannucce, ponte e spago
• Punteruolo o matita appuntita — fori delle guide (6 mm) e degli angoli del ponte (3 mm) adulto
• Penna scarica — segnare le pieghe delle mura
• Pistola per colla a caldo (facoltativa) — incollare più in fretta la cerniera e le mura alla base adulto

Pezzi e sagome

• A · Mura a U ×1 — cartone ondulato 3–4 mm
• B · Ponte ×1 — cartone ondulato 3–4 mm
• C · Base con fossato ×1 — cartone ondulato 3–4 mm
• D · Cannucce della cerniera ×3 — cannuccia Ø 6 mm
• E · Asse della cerniera ×1 — spiedino di legno Ø 3 mm
• F · Guide dello spago ×2 — cannuccia Ø 6 mm
• G · Blocchetto di arresto ×5 — cartone ondulato 3–4 mm

Passo passo

1. Ritaglia le mura adulto

   Traccia le mura A (380 × 215 mm con merli di 20 × 15 mm) sul cartone con le onde in verticale. Taglia il contorno, la porta di 90 × 130 mm e la tacca a V sul bordo sinistro.

   Verifica: La porta è centrata nel pannello centrale e misura 90 mm di larghezza.

2. Fora le guide adulto

   Fora i due buchi delle guide, a 185 mm dal bordo inferiore e a 40 mm da ciascun lato del centro della porta, con una matita finché ci entra una cannuccia (6 mm). Infila in ciascuno un pezzo di cannuccia da 12 mm e incollalo con una goccia di colla.

   Verifica: Uno spago passa per ogni guida senza impigliarsi.

3. Piega le mura a U

   Segna le due pieghe (a 100 mm da ciascun lato) con la penna scarica e il righello. Piega i due lati all'indietro a 90°: le mura prendono la forma di una U con la porta davanti.

4. Incolla le mura alla base adulto

   Incolla la U sulla base C seguendo il contorno segnato, con il muro anteriore sulla linea a 120 mm dal bordo posteriore. Usa colla vinilica o colla a caldo e rinforza all'interno con il nastro.

   Verifica: Le mura stanno in verticale: verificalo con una squadra o con un libro.

5. Prepara il ponte adulto

   Ritaglia il ponte B (100 × 140 mm) con le onde nel senso della lunghezza. Disegna le assi. Un adulto fora con il punteruolo i due buchi da 3 mm, a 10 mm dalla punta e a 10 mm da ciascun lato.

6. Incolla la nocca del ponte adulto

   Taglia un pezzo di cannuccia da 96 mm (D) e incollalo con colla vinilica o colla a caldo lungo il bordo della cerniera del ponte, sulla faccia inferiore, proprio sul bordo.

7. Monta la cerniera adulto

   Infila lo spiedino da 160 mm (E) nella cannuccia del ponte. Infila su ciascuna estremità un pezzo di cannuccia da 20 mm (D). Metti il ponte davanti alla porta, appoggiato sulla base, e incolla i due pezzi corti di cannuccia alle mura, ai due lati del ponte, attaccati alla base.

   Verifica: Solleva il ponte con il dito: ruota liberamente da steso a verticale senza sfregare contro le mura.

8. Incolla il blocchetto di arresto

   Incolla 5 rettangoli di cartone di 30 × 20 mm uno sopra l'altro (15 mm di spessore) e incolla il blocchetto G sulle mura, centrato sopra la porta, a 135 mm dalla base. Così il ponte si ferma a circa 84° e riscende da solo.

9. Lega gli spaghi

   Passa uno spago da 40 cm in ciascun buco della punta del ponte e fai un doppio nodo sotto. Porta ogni spago verso l'alto e infilalo nella sua guida, da fuori verso dentro il castello.

   Verifica: I due spaghi salgono dritti e paralleli, senza incrociarsi.

10. Unisci gli spaghi alla maniglia

    Con il ponte abbassato, tendi i due spaghi insieme dietro il castello e legali insieme al tappo o all'anello, alla stessa lunghezza. Taglia quello che avanza a 2 cm dal nodo.

    Trucco: Se il ponte sale storto, sciogli il nodo e accorcia lo spago del lato che resta in basso.

11. Prova il meccanismo

    Tira piano la maniglia all'indietro: il ponte deve salire dritto fino al blocchetto e chiudere la porta. Lascia andare poco a poco: deve scendere da solo fino ad appoggiarsi sulla base.

    Verifica: Sale e scende 10 volte di seguito senza bloccarsi.

12. Aggancia per lasciarlo alzato

    Con il ponte alzato, porta gli spaghi al bordo posteriore del muro sinistro e incastrali nella tacca a V: il ponte resta chiuso. Per abbassarlo, toglili dalla tacca.

13. Decora e aggiungi il fossato

    Dipingi le pietre delle mura e il fossato blu sulla base davanti alla porta (da 30 a 120 mm dalle mura). Incolla i rotoli di carta igienica come torri ai lati, senza coprire le guide né gli spaghi.

Funziona? La prova

Alza e abbassa il ponte 10 volte tirando e lasciando. Poi metti un pupazzetto di ≈ 10 g sulla punta e alzalo di nuovo.

Cosa deve succedere: Il ponte sale dritto fino a ≈ 84°, chiudendo completamente la porta (90 × 130 mm), con una tirata di circa 17 cm di corsa; quando lo lasci scende da solo. Anche con il pupazzetto sopra sale, con un po' più di forza all'inizio.

Se qualcosa non va

• Il ponte non sale del tutto — Le guide sono più basse della lunghezza del ponte o lo spago sfrega sul bordo del buco. Soluzione: Verifica che le guide siano a 185 mm di altezza e che abbiano il pezzo di cannuccia. Se hai cambiato le misure, la guida deve stare almeno 3 cm più in alto della lunghezza del ponte.
• Sale storto — I due spaghi non hanno la stessa lunghezza. Soluzione: Rilega gli spaghi alla maniglia con il ponte abbassato, tendendoli insieme.
• La cerniera sfrega o si blocca — Le nocche delle mura non sono allineate con la cannuccia del ponte o c'è colla dentro. Soluzione: Stacca una nocca e reincollala con lo spiedino infilato, così resta allineata. Fai girare il ponte mentre la colla asciuga.
• Il ponte non scende quando lo lasci — È rimasto in verticale o appoggiato contro le mura (il suo peso va verso l'interno). Soluzione: Incolla il blocchetto di arresto G (o aggiungi un altro strato) perché si fermi prima della verticale.
• Le mura si piegano quando tiri — Cartone sottile o pieghe incollate male alla base. Soluzione: Incolla un rinforzo di cartone all'interno negli angoli della U e tira all'indietro, non verso l'alto.
• Lo spago esce dalla tacca — Tacca troppo aperta. Soluzione: Avvolgi lo spago una volta intorno a una molletta da bucato incollata alle mura.

Sicurezza

• Il taglierino lo usa un adulto con righello di metallo e tappetino da taglio; gli angoli della porta si tagliano verso l'esterno, mai verso la mano.
• La colla a caldo scotta: la mette l'adulto.
• Taglia la punta affilata dello spiedino prima di montarlo.
• Non avvolgerti lo spago intorno alle dita né al collo; tira solo la maniglia.

La scienza che c'è dietro

Per i bambini

Il ponte è come un'altalena a bilico con una sola metà: ruota intorno alla cerniera, che è il suo punto di appoggio. Se lo sollevi tirando dalla punta, fai poca fatica, proprio come una porta si apre facilmente se spingi lontano dai cardini. Lo spago sale fino a un buco in alto nelle mura e lì cambia direzione: tu tiri all'indietro e il ponte sale verso l'alto. Quando lo lasci, il peso del ponte lo fa scendere di nuovo.

Per l'adulto

Il ponte è una leva di secondo genere: il fulcro è la cerniera, il carico (il suo peso) agisce al centro, a 70 mm, e la forza dello spago sulla punta, a 130 mm. Ciò che conta è il momento: T·d = P·70·cos θ, dove d è la distanza perpendicolare dalla cerniera alla linea dello spago. Con la guida a 185 mm di altezza e il ponte orizzontale, d = 130·185/√(130² + 185²) ≈ 106 mm, quindi la tensione necessaria è T ≈ 0,66·P; man mano che sale, il momento del peso diminuisce con cos θ e la salita diventa più facile. La guida funziona come una carrucola fissa: non riduce la forza, ma ne cambia la direzione e il punto di applicazione. Per chiudere del tutto, la guida deve stare più in alto della punta del ponte verticale (185 mm > 130 mm + altezza della cerniera); altrimenti d tende a zero prima di arrivare a 90° e la forza necessaria schizza in alto: per questo proporzioni come un ponte di 30 cm e una torre di 25 cm non permettono di alzarlo del tutto. L'arresto a ≈ 84° lascia il baricentro all'esterno dell'asse di rotazione, così la coppia del peso riporta il ponte in posizione abbassata quando lo lasci. Le cannucce fanno da cuscinetti a strisciamento sullo spiedino.

• leva: barra che ruota su un punto di appoggio e aiuta a muovere le cose con meno forza.
• cerniera: unione che lascia ruotare un pezzo intorno a un asse, come nelle porte.
• carrucola: ruota o guida che cambia la direzione di una corda.
• momento: quanto una forza fa girare qualcosa: forza per distanza dall'asse.
• arresto: pezzo che ferma un movimento in un punto.

Per età

• 5–7 anni: L'adulto taglia le mura, la porta e il ponte e monta la cerniera; il bambino incolla le cannucce-guida, lega gli spaghi, prova il meccanismo e decora il castello e il fossato.
• 8–10 anni: Costruiscono tutto tranne i tagli con il taglierino; regolano loro gli spaghi perché il ponte salga dritto.
• 11–12 anni: Calcolano la forza necessaria con la formula del momento e la confrontano con l'elastico-dinamometro. Sfida: aggiungere un argano con manovella (spiedino e rocchetto) per alzare il ponte girando.

In gruppo o in classe

Squadre di 3, un castello per squadra. Prima: pretagliare le mura (le porte con il taglierino), le basi e i ponti, tagliare spiedini e spaghi. Sessione di 75 min: 10 min di spiegazione con un righello come leva, 45 min di montaggio, 20 min di prove e decorazione. Alla fine, unire i castelli in una «città fortificata» con un fossato comune di carta blu.

Sfide

• Costruisci un argano con manovella: uno spiedino orizzontale che attraversa i lati del castello e su cui si avvolgono gli spaghi.
• Aggiungi una saracinesca (grata) che salga e scenda in verticale lungo delle guide di cannuccia dietro la porta.
• Fai salire il ponte con un contrappeso (un sacchetto di monete appeso allo spago) in modo che basti una spinta.
• Progetta un ponte a due ante che si apra a metà, come il Tower Bridge.

Altri progetti gratis

• Girandola a quattro pale
• Ponte di carta a fisarmonica
• Torre di spaghetti e marshmallow
• Catapulta a leva
• Elevatore d'acqua a spirale
• Gru a carrucole con argano
• Montacarichi idraulico
• Pipistrello che sbatte le ali a manovella
• Tavolino che sembra fluttuare
• Braccio escavatore con siringhe
• Gru con ruota dentata e pignone
• Reazione a catena da tavolo

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