Un optimist alla Casa dei Mezzadri a Ponzano
(La Matematica del Vento)
RELAZIONE TECNICA
a cura di Gianluigi Boccalon
Insegnante di Scienze Matematiche presso l’Istituto Comprensivo di Ponzano V.to (TV)
PREMESSA
Il Progetto Optimist nasce da un’idea del Presidente della Lega Navale di Treviso proposta al Prof. Boccalon nel 2005. La richiesta che era stata fatta era quella di pensare un percorso didattico che portasse una classe alla costruzione di un’imbarcazione adatta all’iniziazione dello sport della vela.
La barca a cui si pensato immediatamente è l’Optimist in quanto è riconosciuto internazionalmente sia come barca scuola sia come barca da regata per equipaggi singoli dagli 8 ai 15 anni.
La struttura della barca è molto semplice e si rifà al progetto di Clark Mills del 1947.
Nel 1997 è stata modificata per rendere la classe velica una barca economica e realizzabile in proprio.
Anche se all’apparenza l’imbarcazione è disarmante per la semplicità della struttura, è comunque strettamente controllata da oltre 60 misure che considerano, per lo scafo in legno, tolleranze massime di +/-5mm.
Prendendo in considerazione la programmazione disciplinare della Scuola Media è stato elaborato il seguente percorso didattico pensato per rendere “pratici” molti concetti “teorici” che un numero non insignificante di alunni fatica ad acquisire in quanto lontani dalla vita quotidiana.
Il Progetto è stato pensato in tre fasi distinte legate ai tre anni della scuola media
Il primo anno e visto come fase introduttiva relativamente ai contenuti
Il secondo anno come fase operativa relativamente alla costruzione
Il terzo anno come fase applicativa relativamente all’applicazione dei contenuti appresi ed alla verifica di ciò che si è realizzato.
PRIMA FASE
Classe 1° media
La prima Fase è stata pensata come un introduzione ai concetti legati al mondo della vela. Questi concetti sono comunque dei principi che stanno alla base anche della programmazione disciplinare di prima media, per tanto è stato sufficiente solamente organizzarli in modo da offrire un percorso organico, interdisciplinare, che toccasse la Matematica, le Scienze, l’Educazione Tecnica e la Geografia
In Classe (orario curricolare)
Durante la prima media si sviluppa sostanzialmente la programmazione di Matematica sulla soluzione di problemi geometrici legati:
alla somma e differenza di segmenti
alla definizione di unità frazionaria
al concetto di misura e di unità di misura
al concetto di piano cartesiano a 4 quadranti
al concetto di coordinata cartesiana e di coordinata geografica
al concetto di quota sul livello del mare
al concetto relativo al fatto che servono sempre 3 valori per determinare la posizione di un punto
al concetto di proiezione (legato sia alla cartografia ma anche alle più banali diapositive)
al concetto di proiezione ortogonale.
Per quanto concerne il programma di Scienze, oltre agli altri contenuti, si passa all’analisi
del concetto di pressione nei gas (facili esperimenti domestici con bottigliette di plastica messe in congelatore o sopra un termosifone e poi aperte con il tappo immerso in acqua)
del concetto di moto convettivo nei fluidi
del concetto relativo all’origine del vento
del concetto relativo alla formazione delle alte pressioni e delle base pressioni
Per quanto concerne Educazione Tecnica si sviluppano:
Per quanto concerne Geografia si sviluppano
I concetti essenziali relativi alla costruzione delle carte geografiche
Il concetto di scala
Il concetto di rappresentazione simbolica
Il concetto di coordinate geografiche.
Come si può notare tutti i contenuti esposti fanno comunque parte della programmazione disciplinare, senza parlare degli argomenti di Narrativa o di Storia legati alla navigazione.
Alla fine dell’anno scolastico vengono consegnati a tutti gli alunni i piani di costruzione della barca e si spiega loro come leggerli e come ricavare dagli stessi le misure necessarie a riprodurre i disegni.
In orario extracurricolare
L’anno scolastico si conclude con l’iniziativa “Invito Alla Vela” che consiste nel portare in barca, per un giorno, gruppi di 4 alunni accompagnati da un genitore, e spiegare loro come funziona una barca, come ci si comporta in barca, come si leggono le carte nautiche e dulcis in fundo cosa si prova a stare al timone di una barca di 10/11 metri.
In genere i ragazzi non si aspettano che venga loro permesso di “guidare la barca” e questo li rende molto motivati.
L’iniziativa “Invito Alla Vela” è totalmente a carico della Lega Navale Italiana che mette a disposizione i propri soci e le loro barche .
SECONDA FASE
Classe 2° media
La seconda fase è stata pensata come l’applicazione tecnica dei concetti teorici, sia quelli sviluppati l’anno precedente e ripresi all’inizio, sia quelli legati alla geometria solida nel piano cartesiano XYZ. In fisica si inizia a parlare di composizione di forze e di risultante. In Educazione Tecnica si approfondiscono i concetti legati al disegno, in inglese si eseguono le traduzioni dei piani di costruzione originali mentre in Italiano, Storia e Geografia si continuano i percorsi iniziati l’anno precedente. Inizia qui la vera e propria fase laboratoriale che prevede la costruzione “fisica” della barca. La costruzione della barca viene qui divisa in 6 fasi costruttive per un impegno di circa 60 ore di laboratorio.
In Classe (orario curricolare)
Durante la seconda media si sviluppa sostanzialmente la programmazione di Matematica ancora sulla soluzione di problemi geometrici questa volta però legati
al concetto di Teorema di Pitagora (che deve essere affrontato all’inizio dell’anno)
al concetto di misura della lunghezza di un segmento di cui se ne conoscono le coordinate
al concetto di scala e di similitudine
al concetto di spazio tridimensionale determinato da sezioni piane x;y , y;z e x;z.
Per quanto concerne il programma di Scienze, oltre al ripasso dei contenuti visti in precedenza, si passa all’analisi
del concetto di forza
del concetto di risultante di più forze
del concetto della regola del parallelogramma nella composizione di forze
dei concetti relativi alle leve
dei concetti relativi alle carrucole semplici ed alle carrucole mobili
dei concetti di argano e di paranco.
Per quanto concerne Educazione Tecnica si sviluppano:
abilità superiori nel disegno tecnico
disegno di raccordi a vario raggio di curvatura
abilità superiori nell’uso del compasso e della stecca
tecniche di tracciatura di archi a grande raggio di curvatura
costruzione di modelli in cartone a scala naturale delle varie parti dello scafo
concetto di “scalo metrico” per la verifica delle misure
concetti relativi alle caratteristiche dei materiali di costruzione ed alle tecniche operative
Per quanto concerne Lingua Inglese si sviluppano:
Per quanto concerne Italiano, Storia e Geografia si sviluppano:
i concetti relativi alla terminologia marinara (come già fatto per la “Serenissima”)
i concetti relativi alla costruzione delle navi in arsenale (organizzazione di visite guidate)
evoluzione dei trasporti via mare nel corso dei millenni
evoluzione delle esplorazioni geografiche dalla mitologia ai giorni nostri.
In Laboratorio (orario extracurricolare circa 60 ore)
La fase operativa è coordinata dal Prof. Boccalon
I materiali sono a carico della Lega Navale ed in parte del professore, come strettori, seghetto a vibrazione, levigatrice orbitale, seghe a mano e raspe.
E’ ovvio che i ragazzi sono formati dal Prof. Boccalon (Responsabile della Sicurezza dell’Istituto) circa le tematiche relative alla sicurezza sul lavoro, circa il corretto uso dei Dispositivi di Protezione Individuali e le buone norme di comportamento atte a prevenire qualsiasi tipo di incidente in laboratorio.
La Sicurezza è considerata come “competenza trasversale” atta a sviluppare un corretto comportamento in ogni ambito della vita quotidiana. I concetti di pericolo, rischio e prevenzione hanno accompagnato tutta l’attività laboratoriale che è sempre stata seguita dalla compilazione di una relazione tecnica, realizzata singolarmente a casa, per far acquisire e focalizzare in modo più efficace le tematiche affrontate in laboratorio.
COSTRUZIONE 1
“REALIZZAZIONE DELLO SCALO”
A) Si riporta su di un piano di legno montato su un supporto il disegno della proiezione del piano di chiglia e della linea del “cavallino” disegnando oltre all’asse origine y e l’asse x tutte le parallele all’asse y a distanza 250mm; 500mm; 780mm;1005mm; 1500mm; 1800mm; 1997mm; 2158mm;2300mm.
Su queste linee si riportano le misure ricavate dalle tavole 01/10 e 02/10 dei piani di costruzione ufficiali.
Utilizzando un righello flessibile si disegna con un pennarello nero la linea del profilo di chiglia ed uno rosso la linea del cavallino (verificando che il disegno corrisponda alle tolleranze richieste)
In questa fase si esortano gli alunni ad osservare rigidi protocolli di precisione, si spingono a verificare sempre la veridicità delle misure, alla valutazione dell’errore attraverso percorsi diversi di osservazione, all’annotazione di tutte le procedure ed alla loro congruenza logica.
B) Utilizzando la tavola 03/10 si costruiscono 2 stampi della sezione mediana del profilo di chiglia in modo da ricavare la curvatura precisa della chiglia stessa. Dopo aver controllato le misure si avvitano i due profili in modo che corrispondano tutte le line tracciate sullo scalo con le rispettive linee verticali tracciate sui profili. Prima di fissare definitivamente si verifica che le misure rientrino nelle tolleranze stabilite della classe velica.
La costruzione dello scalo abitua i ragazzi al concetto di precisione. La verifica continua, la determinazione dell’errore, la correzione dello stesso, servono a combattere quell’approssimazione che purtroppo è molto diffusa tra gli adolescenti. La ricerca della precisione, anche nel lavoro di gruppo, abitua a non sottrarsi alla proprie responsabilità.
La ricerca dell’errore e la sua risoluzione, stimolano una maggiore consapevolezza nella conduzione di un lavoro che in quanto tale può produrre errori.
Diviene così importante trovare e “capire” l’origine dell’errore perché questo fa consolidare le competenze acquisite.
Con la costruzione e la messa in opera dello scalo si è costruito l’ambiente di lavoro e si è data forma ad una procedura mentale che vede nella verifica continua la conferma della bontà dei metodi e delle procedure attuate.
COSTRUZIONE 2
“VERIFICA IN OPERA DELLE MISURE DELLA SUPERFICIE DI CHIGLIA”
Con l’ausilio di una cordella metrica si prendono le misure, relative alle sezioni 250mm; 500mm; 1005mm; 1500mm; 1800mm; 1997mm; 2158mm, della lunghezza reale della chiglia e le si confronta con le misure degli sviluppi forniti dalla traduzione della guida reperita via Internet.
Raccolte e verificate queste misure le si riportano sul foglio di compensato (correggendole per tener conto degli spessori dei fianchi) si tracciano le curve e si controlla il disegno con lo stampo in cartone (verifica diretta) se c’è qualcosa che non quadra si riverificano le misure in modo da correggere ogni eventuale errore.
Una volta verificato che tutto è a norma si procede con il taglio della superficie di chiglia.
COSTRUZIONE 3
“FISSAGGIO SULLO SCALO DELLA SUPERFICIE DI CHIGLIA”
Una volta tagliata la chiglia la si fissa avvitandola agli stampi del profilo in modo che tutte le linee trasversali coincidano.
Mediante l’uso di una squadra si verifica la corrispondenza della linea del profilo di chiglia con il fondo fissato.
Le piccole anomalie le si correggono con la carta vetrata.
COSTRUZIONE 4
“FISSAGGIO SULLA SUPERFICIE DI CHIGLIA DEI RINFORZI DEL FONDO”
Una volta fissata la superficie di chiglia allo scalo,si procede come segue:
si incollano sopra le strisce di rinforzo del fondo
si incollano lungo tutto il perimetro le serrette per aumentare la superficie di incollaggio dei fianchi
si esegue il taglio del foro della cassa di deriva
si posizionano tutti i rinforzi che serviranno per fissare le cinghie e la base dell’ albero
si rifinisce tutto con la carta vetrata arrotondando tutti gli spigoli vivi.
COSTRUZIONE 5
“FISSAGGIO SULLA SUPERFICIE DI CHIGLIA DELL’ORDINATA CENTRALE, DELLA CASSA DI DERIVA, DERIVA E DEL TIMONE”
Dopo aver tracciato le due parti che compongono l’ordinata centrale le si taglia e le si incolla assieme in modo da formare una superficie di 12 mm di spessore.
La stessa cosa la si fa con le parti che compongono la cassa di deriva, la deriva ed il timone facendo attenzione a curare la curvatura del fondo o la spigolatura dei bordi.
Tagliati tutti i pezzi li si incolla in modo da avere la cassa di deriva divisa in due metà, li si rifinisce con la carta vetrata e si passa la parte interna con l’epossidica in modo da impermeabilizzarla.
Carteggiati e levigati tutti i pezzi li si incollano tra loro ed a incollaggio concluso li si rifiniscono carteggiandoli ed impregnandoli con l’epossidica.
Si posiziona l’ordinata centrale eseguendo un incollaggio e fissandola al fondo con viti provvisorie (curando con estrema precisione l’ortogonalità rispetto allo scalo).
Fissata in modo definitivo l’ordinata centrale si procede all’incollaggio della cassa di deriva che va fissata con cura all’ordinata centrale oltre che alla chiglia.
COSTRUZIONE 6
“FISSAGGIO SULLA SUPERFICIE DI CHIGLIA DELLE FALSE ORDINATE, DELLA MASTRA DELL’ ALBERO E DEGLI SPECCHI DI POPPA E DI PRUA”
Dai piani di costruzione si ricavano le misure relative alle false ordinate poste a 500 mm 1500 mm 1800 mm. Si ricavano le misure dell’ordinata della mastra dell’albero, del piano della mastra, dello specchio di poppa e dello specchio di prua.
Si tagliano tutti i pezzi(seguendo le istruzioni relative ai vari rinforzi da incollare come da piani di costruzione) e li si posizionano sulla chiglia usando un’intelaiatura superiore che si collega ai due montanti che hanno costituito il profilo della curvatura di chiglia.
Messe in opera tutte le ordinate e la mastra dell’albero con il righello flessibile si verificano le curvature dei fianchi e si controlla che con compaiano errori che impediscono una omogenea curvatura del righello, si controllano le simmetrie e si riverificano le misure sullo scalo utilizzando le squadre.
A questo punto si fissano due strisce di compensato di riferimento simmetricamente su ogni fianco.
Queste saranno le linee di origine per determinare le misure dei fianchi.
A scuola finita, l’ultima settimana di giugno, i ragazzi che lo desiderano vengono riportati in barca con l’iniziativa “Invito alla Vela” e viene offerta la possibilità di fare un primo corso settimanale di base sugli Optimist.
TERZA FASE
Classe 3° media
La terza fase è quella in cui si completa la costruzione della barca e si eseguono tutte le rifiniture e la verniciatura.
Si imparano i concetti di base della vela e li si analizzano anche dal punto di vista teorico studiando le applicazioni matematiche che li riguardano.
Si imparano a risolvere così i problemi legati alla spinta idrostatica, Alle dinamiche relative all’idrodinamica ed ai concetti base di aerodinamica.
In questa fase il lavoro curricolare in classe diviene molto importante come pure la collaborazione con l’insegnante di Ed. Tecnica che contribuisce a sviluppare nella propria materia i concetti già visti.
Una volta conclusa la costruzione, per chi vuole è possibile proseguire, dopo gli esami, l’approfondimento sulle tecniche relative alla conduzione della barca.
È la fase che ti porta ad imparare ad usare ciò che hai costruito ed hai visto nell’Invito alla Vela. In questa fase la Lega Navale attuerà dei corsi in orario extra scolastico che forniranno le nozioni sia di base, sia avanzate, sulla conduzione dell’Optimist e le regole di regata. Durante il periodo estivo (post esami) per chi lo desiderasse, si apre la possibilità di accedere a soggiorni settimanali presso la scuola di vela del Lido delle Nazioni (Ferrara).
Anche in questa parte l’attività laboratoriale si completa in circa 60 ore di attività extra curricolare e comprende le seguenti fasi costruttive
COSTRUZIONE 7
“DETERMINAZIONE DELLE MISURE DEI FIANCHI, LORO TRACCIATURA E MESSA IN OPERA”
Partendo dalle linea di riferimento del compensato e perpendicolarmente ad essa (grazie all’utilizzo della squadra, si riportano su una tabella le misure delle distanze della linea del cavallino e della linea del profilo di chiglia.
Si tracciano sul compensato queste coordinate e si controlla che corrispondano allo stampo ricavato dagli sviluppi trovati su Internet.
Lo stampo di cartone che era stato fatto in precedenza lo si posiziona sulla barca e si osserva la sua correttezza.
Se tutto procede lo si riporta sul compensato e si verifica che corrisponda a quanto abbiamo tracciato.
Una volta eseguite queste verifiche si procede al taglio del legno (avendo cura di abbondare nei margini)
Si mettono in opera i fianchi mantenendo tutti i segni all’interno dello scafo (così da poterne curate con attenzione il posizionamento) procedendo all’incollaggio con l’epossidica e al fissaggio con viti provvisorie.
Con il pialletto elettrico si riportano i fianchi alla linea del cavallino verificando continuamente l’attendibilità della misura sullo scalo con la squadra.
COSTRUZIONE 8
“POSIZIONAMENTO DELLA FALCHETTA INTERNA E DEI SUPPRTI ANGOLARI DI POPPA E DI PRUA”
La falchetta interna è formata da un sandwich di listelli di mogano che vengono incollati nella parte interna dei fianchi.
Si incollano seguendo la linea del cavallino ed, una volta fissati si procede alla sagomatura con il pialletto elettrico e la levigatrice a nastro.
A poppa e a prua si eseguono dei tagli perpendicolari in modo da creare un incavo su cui inserire gli angolari (tagliati in modo un po’abbondante).
Incollati definitivamente gli angolari si livella tutto con la levigatrice a nastro.
COSTRUZIONE 9
“POSIZIONAMENTO DELLA FALCHETTA ESTERNA”
Una volta eseguita la levigatura dei fianchi si incolla la falchetta esterna ed a fissaggio ultimato si porta tutto a livello con la levigatrice e successivamente con una carteggiatura di rifinitura la si leviga in modo omogeneo.
COSTRUZIONE 10
“DISTACCO DELLA BARCA DALLO SCALO E RIFINITURA DELLA CHIGLIA, DEI FIANCHI E DELLO SCAFO INTERNO”
Ultimata la falchetta esterna si tolgono tutte le viti provvisorie, si stacca la barca dallo scalo, si tolgono i supporto verticali e le false ordinate, la si capovolge e si procede alla levigatura e rifinitura del fondo.
In questa fase si eseguono le stuccature con l’epossidica e si esegue la levigatura definitiva.
Si passa una prima mano di epossidica e si lascia che il legno ne venga impregnato.
Si leviga e si ripassa una seconda volta.
Si leviga nuovamente e si verniciano il fondo ed i fianchi con la vernice bianca.
Eseguita la verniciatura del fondo si gira la barca e si eseguono le rifiniture dello scafo interno.
Si leviga in modo da far scomparire ogni segno di matita, si impregna con l’epossidica e successivamente si leviga ulteriormente.
Si ripete questa operazione fino al raggiungimento del risultato estetico desiderato.
COSTRUZIONE 11
“ARMO DELLA BARCA”
Una volta finito lo scafo si procede all’armo della barca mediante il fissaggio di tutte le cinghie, il posizionamento delle sacche galleggianti, dei Bozzelli (carrucole), della barra del timone e della relativa ferramenta, della deriva dentro la cassa e delle cime varie.
Con il posizionamento dell’albero e della vela la barca è ultimata
Coordinatore del Progetto
Prof. Gianluigi Boccalon
gianluigi.boccalon@istruzione.it
gianluigi.boccalon@lamatematicadelvento.org
A "Farfalla" in Adriatico
