Vassoio labirinto per biglie

Cosa imparerà

• Che la gravità tira la biglia verso la parte più bassa: inclinare il vassoio è «scegliere» dove sta la discesa.
• Che una palla rotola tanto più veloce quanto più la superficie è inclinata e che per frenarla bisogna inclinare al contrario (inerzia).
• A misurare e tracciare con il righello: corridoi uguali di 36 mm, pareti di 140 mm e fori di 20 mm.
• A progettare una difficoltà: una buca accanto alla parete lascia un «corridoio da equilibrista» di soli 5 mm per il centro della biglia.

Prepara prima

• Misura la tua biglia: se non è di 16 mm, adatta le buche a biglia + 4 mm (p. es. biglia da 14 mm → buche da 18 mm).
• Se la sagoma A non entra nella tua stampante, tracciala direttamente con il righello: è un quadrato di 240 mm con i 4 angoli tagliati via.
• Taglia le 4 strisce per le pareti (140 × 30 mm) prima della sessione se i bambini hanno 5–6 anni.
• Tieni pronti 20 pezzi di nastro da 4 cm attaccati al bordo del tavolo (5 per parete: 4 a L e 1 per l'estremità): così il montaggio delle pareti è velocissimo.
• Se dipingi con le tempere, dipingi il fondo del vassoio prima della sessione e lascialo asciugare 20 minuti.

Materiali e attrezzi

• Cartone ondulato — 1 foglio di 25 × 25 cm (vassoio) + 1 striscia di 15 × 13 cm (pareti)
  a onda singola, 3 mm (scatola da spedizione), piatto e non schiacciato
• Biglia — 1 (meglio 2: una di scorta)
  di vetro, Ø 16 mm
• Nastro di carta — ≈ 1,5 m
  largo 18–25 mm (si strappa a mano e ci si scrive con il pennarello)
• Colla vinilica — un goccio
  per rinforzare gli angoli del vassoio e la base delle pareti
• Tempere o pennarelli — verde, rosso, nero e colori a piacere
  verde per la PARTENZA, rosso per l'ARRIVO, nero per il bordo delle buche
• Carta A4 — 2 fogli
  per stampare il disegno tecnico (pezzo A in due parti o ricalcato) e le strisce B

Attrezzi

• Righello da 30 cm e matita — tracciare il vassoio, le linee delle pareti e i centri delle buche
• Forbici — ritagliare il vassoio e le strisce
• Taglierino e tappetino da taglio — tagliare i fori da 20 mm adulto
• Penna scarica — segnare le pieghe del vassoio
• Moneta da 1 centesimo (Ø 16 mm) e tappo di Ø 20 mm — sagome per disegnare le buche e controllare la biglia
• Pennello — tempere

Pezzi e sagome

• A · Vassoio da piegare (fondo 180 × 180 + bordi di 30 mm) ×1 — cartone ondulato 3 mm
• B · Pareti interne ×4 — cartone ondulato 3 mm
• C · Sagoma della buca e prova della biglia ×1 — carta

Passo passo

1. Traccia e ritaglia il vassoio

   Incolla la sagoma A sul cartone con la colla stick (o tracciala con il righello: un quadrato di 240 × 240 mm a cui si tolgono i 4 angoli di 30 × 30 mm lasciando le linguette). Ritaglia lungo la linea continua.

   Verifica: Il quadrato centrale (fondo) misura esattamente 180 × 180 mm.

2. Disegna il percorso

   Con righello e matita, segna sul fondo le 4 linee delle pareti: a 36, 72, 108 e 144 mm dal bordo superiore del fondo, lunghe 140 mm, lasciando un varco di 40 mm alternando destra, sinistra, destra, sinistra. Segna la PARTENZA in alto a sinistra e l'ARRIVO in basso a destra.

   Trucco: Segui con il dito il percorso dalla PARTENZA: deve poter arrivare all'ARRIVO facendo le curve a S senza scavalcare nessuna linea.

3. Segna e taglia le buche adulto

   Disegna con la sagoma C (o un tappo di Ø 20 mm) le 3 buche e l'ARRIVO nelle posizioni segnate, ognuna quasi a contatto con la parete o il bordo. Un adulto le taglia con il taglierino facendo 8 tagli dritti corti attorno al cerchio; poi si rifinisce con le forbici a punta.

   Verifica: La biglia da 16 mm cade in ogni foro senza toccare il bordo.

4. Dipingi il fondo (facoltativo)

   Se vuoi usare le tempere, dipingi ora il fondo: un cerchio verde di Ø 16 mm sulla PARTENZA, un anello rosso attorno all'ARRIVO e un bordo nero di 3 mm attorno a ogni buca. Lascia asciugare 20 minuti prima di continuare.

   Trucco: Non mettere troppa pittura: il cartone bagnato si ondula e la biglia devia.

5. Piega i bordi

   Ripassa le 4 linee di piega del fondo con una penna scarica e il righello. Piega i 4 bordi di 30 mm verso l'alto, ad angolo retto.

6. Chiudi gli angoli

   Piega ogni linguetta dei bordi superiore e inferiore verso l'esterno, attorno all'angolo, e incollala all'esterno del bordo laterale con colla vinilica e un pezzo di nastro di 6 cm che la avvolga. Ripeti sui 4 angoli.

   Verifica: Il vassoio appoggia piatto sul tavolo senza traballare e i bordi restano dritti.

7. Taglia le pareti

   Taglia 4 strisce B di 140 × 30 mm con le onde del cartone in altezza. Verifica che il bordo lungo inferiore sia dritto appoggiando la striscia in piedi sul tavolo.

   Verifica: Ogni striscia sta in piedi da sola senza fessure sotto il bordo.

8. Incolla la parete 1

   Metti la prima striscia di taglio sulla linea a 36 mm, con un'estremità che tocca il bordo sinistro. Fissala con 4 pezzi di nastro da 4 cm piegati a L (metà sulla parete, metà sul fondo), alternando un lato e l'altro, e un altro pezzo che unisce l'estremità al bordo.

   Verifica: Tra la fine della parete e il bordo destro resta un varco di 40 mm.
   Trucco: Premi bene il nastro contro il fondo: una piega di nastro sollevata frena la biglia.

9. Incolla le pareti 2, 3 e 4

   Ripeti con le altre tre strisce sulle linee a 72, 108 e 144 mm. Le pareti 2 e 4 toccano il bordo destro e lasciano il varco di 40 mm a sinistra; la 3 tocca il sinistro, come la 1.

   Verifica: I 5 corridoi misurano circa 33 mm liberi: la biglia passa tra due pareti senza sfiorarle.

10. Rinforza con la colla

    Passa un filo sottile di colla vinilica lungo la base di ogni parete, da entrambi i lati, e stendilo con uno stuzzicadenti perché non faccia rilievo. Lascia asciugare 15 minuti con il vassoio in piano.

    Trucco: Con la pistola per colla a caldo (adulto) è immediato: cordone sottile, schiacciato subito con uno stuzzicadenti.

11. Prima partita

    Metti la biglia sul cerchio verde. Tieni il vassoio con le due mani per i bordi laterali e inclinalo pochissimo: circa 5°, cioè un lato del vassoio solo circa 16 mm più alto dell'altro (lo spessore di un dito). Così porti la biglia lungo le curve a S finché non cade nell'ARRIVO.

    Verifica: Si riesce ad arrivare all'ARRIVO passando accanto alle 3 buche senza cadere, anche se è difficile.

12. Regola la difficoltà adulto

    Se è troppo difficile, chiudi una buca con un pezzo di cartone e nastro da sotto. Se è facile, taglia la buca extra segnata (Ø 20 mm) o aggiungine una nuova con la sagoma C, attaccata a una parete.

Funziona? La prova

Metti la biglia sulla PARTENZA e cronometra quanto ci mette a cadere nell'ARRIVO. Gioca 5 partite e annota tempi e cadute nelle buche.

Cosa deve succedere: Un bambino di 8 anni di solito completa il percorso (circa 0,9 m di tragitto) in 20–60 s dopo 2–3 tentativi. Se la biglia si ferma da sola in qualche punto con il vassoio in piano, c'è un rilievo di nastro o di colla da lisciare.

Se qualcosa non va

• La biglia si incastra nelle curve — Il varco tra la fine della parete e il bordo è inferiore a 30 mm, o il nastro dell'estremità invade il passaggio. Soluzione: Lascia varchi di 40 mm e incolla il nastro dell'estremità dal lato esterno del passaggio.
• La biglia passa sopra le buche senza cadere — Buca più piccola della biglia (o biglia grande da 25 mm). Soluzione: Allarga la buca a Ø biglia + 4 mm.
• È impossibile passare accanto a una buca — La buca è in mezzo al corridoio e non lascia spazio da nessun lato. Soluzione: La buca deve quasi toccare una parete. Chiudi il foro con cartone e nastro da sotto e tagliane un altro accanto alla parete.
• La biglia salta o devia da sola — Fondo ondulato per la pittura o rilievi di nastro e colla. Soluzione: Liscia la colla con uno stuzzicadenti, premi il nastro e non inzuppare il cartone quando dipingi; se è ondulato, incolla un cartoncino liscio sopra il fondo.
• Le pareti cadono quando la biglia le urta — Poco nastro o striscia con le onde per il lungo. Soluzione: Metti nastro ogni 4 cm sui due lati e rinforza con la colla; taglia le strisce con le onde in altezza.
• Il vassoio si apre agli angoli — Linguette senza colla o incollate all'interno con poca superficie. Soluzione: Incolla ogni linguetta all'esterno con la colla e un nastro che giri attorno all'angolo.

Sicurezza

• Le biglie sono piccole: pericolo di soffocamento per i bambini sotto i 3 anni. Tienile fuori dalla loro portata e conta le biglie quando metti in ordine.
• I fori li taglia un adulto con il taglierino sul tappetino da taglio, tenendo l'altra mano lontana dal percorso della lama.
• Se usi la pistola per colla a caldo, la usa l'adulto: la punta e la colla scottano.
• Una biglia sul pavimento fa scivolare: gioca seduto al tavolo e raccogli quelle che cadono.

La scienza che c'è dietro

Per i bambini

La Terra tira tutte le cose verso il basso: questa è la gravità. Se il vassoio è piatto, la biglia non sa dove andare e resta ferma. Ma se alzi un pochino un lato, quel lato diventa una salita e la biglia rotola verso la parte bassa. Sei tu a decidere dove sta la discesa. E attenzione: la biglia prende la rincorsa, quindi per frenarla devi inclinare un po' dall'altra parte prima di arrivare.

Per l'adulto

Su un piano inclinato di un angolo θ, la componente del peso parallela al piano è m·g·sen θ. Una sfera piena che rotola senza strisciare accelera a = (5/7)·g·sen θ, perché parte dell'energia serve a farla girare (momento d'inerzia 2/5·m·r²). Con soli 5° di inclinazione, a ≈ 0,61 m/s²: percorre un corridoio di 18 cm in ≈ 0,8 s partendo da ferma e arriva a ≈ 0,47 m/s, ed ecco perché bisogna contro-inclinare per frenare (inerzia, prima legge di Newton). Una buca di Ø 20 mm intrappola la biglia da 16 mm appena il suo centro passa sopra il foro: il punto d'appoggio resta sul bordo e il momento del peso la fa cadere dentro. Per questo le buche attaccate alla parete lasciano un corridoio di soli ≈ 5 mm per il centro della biglia e obbligano a un controllo fine dell'inclinazione (coordinazione occhio-mano e anticipazione). Progettare il percorso introduce anche idee di algoritmo: sequenza di svolte D-S-D-S.

• gravità: forza con cui la Terra attira le cose verso il suo centro.
• piano inclinato: superficie con un lato più alto dell'altro.
• inerzia: tendenza delle cose a continuare a muoversi (o a restare ferme) se niente le cambia.
• attrito: forza che frena quando due superfici si toccano muovendosi.
• angolo: quanto si apre una linea rispetto a un'altra; qui, quanto inclini il vassoio.

Per età

• 5–7 anni: L'adulto ritaglia il vassoio, le strisce e le buche. Il bambino disegna il percorso con il dito, attacca le pareti con il nastro e decora la PARTENZA e l'ARRIVO. Cominciate senza buche e aggiungetene una quando lo completa 3 volte.
• 8–10 anni: Costruiscono tutto tranne il taglio dei fori. Lascia che siano loro a misurare i 36 mm tra le pareti e a decidere dove mettere le buche, verificando che si possa passare.
• 11–12 anni: Fagli progettare il loro labirinto su carta a quadretti (1 quadretto = 6 mm) con vicoli ciechi e poi costruirlo. Sfida: calcolare l'accelerazione con a = 5/7·g·sen θ e verificarla misurando i tempi in un corridoio dritto.

In gruppo o in classe

A coppie, un vassoio per coppia (cartone di 25 × 25 cm, 4 strisce, 1 biglia, 1,5 m di nastro). Prima: ritagliare vassoi e strisce e avere i fori già tagliati in metà dei vassoi (le altre coppie scelgono dove metterli e l'insegnante li taglia). Sessione di 50 min: 5 min di dimostrazione, 30 min di montaggio, 15 min di «torneo» girando tra i banchi per giocare ai labirinti degli altri. Tieni un barattolo per le biglie e contale alla fine.

Sfide

• Progetta un labirinto con un vicolo cieco e due percorsi possibili verso l'ARRIVO.
• Fai in modo che la biglia debba attraversare un «ponte» largo 20 mm tra due buche.
• Costruisci un labirinto per due biglie insieme: tutte e due devono raggiungere il loro ARRIVO.
• Aggiungi un secondo piano con una rampa e un foro che faccia scendere la biglia al primo piano.
• Inventa una storia (un topo che cerca il formaggio, un'astronave che schiva i buchi neri) e decora il labirinto a tema.

Altri progetti gratis

• Palla di neve in un barattolo
• Pallina morbida di palloncini
• Strisce con una sola faccia
• Rana di carta che salta
• Calcio balilla in scatola
• Laboratorio di carta riciclata
• Flipper da tavolo
• Gru acchiappa-premi

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