Contestualizzazione Obiettivi Formativi e Percorso didattico Prerequisiti Competenze, Abilità e Conoscenze Interdisciplinarietà Strumenti – Metodologia didattica - Spazi Verifiche – valutazioni – percorsi di recupero Tempi di realizzazione del percorso
LUIGI ADESSI
INTRODUZIONE
Istituti tecnici Settore tecnologico (DPR 88 del 15/3/2010) Indirizzo: Meccanica, Meccatronica ed Energia Articolazione: Meccanica e Meccatronica Disciplina:
Meccanica, macchine ed energia
Anno di corso: II Biennio – I anno Numero alunni: 21 di cui 1 con DSA Età alunni: dai 16 ai 18 anni
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CONTESTUALIZZAZIONE
Obiettivi Formativi MECCANICA, MACCHINE ED ENERGIA Risultati di apprendimento relativi al profilo educativo, culturale e professionale: …padroneggiare l’uso di strumenti tecnologici con particolare attenzione alla sicurezza nei luoghi di vita e di lavoro, alla tutela della persona, dell’ambiente e del territorio; utilizzare, in contesti di ricerca applicata, procedure e tecniche innovative e migliorative, in relazione ai campi di propria competenza;… Alunno con disgrafia Rallentamento del regolare processo di sviluppo, legato agli aspetti della scrittura
Successo Formativo Decisione del Consiglio di Classe Programmazione semplificata nei metodi, strumenti e contenuti in tutte le discipline
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INTRODUZIONE
Percorso Didattico MODULO Resistenze passive e Rendimenti
UDA 1
2
Attrito radente o di strisciamento.
Esercitazione laboratorio
Attrito nei perni
Analisi dei risultati
Attrito volvente o di rotolamento Resistenza del mezzo Rendimenti
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OBIETTIVI FORMATIVI E PERCORSO DIDATTICO
Verifica dei Prerequisiti
n° 21 alunni
Conoscenze •
Richiami di fisica •
Forza
•
Potenza, Lavoro, Calore
•
Momento di una forza
•
Calcolo vettoriale
•
Unità di misura
Competenze
Applicare le formule sulla cinematica e sulla dinamica del punto materiale
Utilizzare unità di misura appropriate alle grandezze in gioco
Saper applicare il calcolo vettoriale
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PREREQUISITI
Competenze
Progettare strutture, apparati e sistemi, applicando anche modelli matematici, e analizzarne le risposte alle sollecitazioni meccaniche, termiche, elettriche e di altra natura
Abilità
Applicare principi e leggi della dinamica all’analisi dei moti in meccanismi semplici e complessi.
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COMPETENZE, ABILITÀ E CONOSCENZE
Conoscenze
Resistenze passive
Attrito radente Attrito nei perni Attrito volvente o di rotolamento Resistenza del mezzo
Rendimenti
Testo scolastico adottato Contenuti multimediali Strumenti di sperimentazioni laboratoriali Normative di riferimento Sussidi audio-visivi
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S TRUMENTI – METODOLOGIA DIDATTICA – SPAZI
Lezione Dinamica Modello di Organizzazione
Individuali
Processo di Apprendimento
Di Gruppo
Caso Applicativo Calcolo/misura coefficiente di attrito dinamico
Analisi e Risoluzione degli Esercizi
Caso Applicativo Esercizio calcolo del rendimento
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S TRUMENTI – METODOLOGIA DIDATTICA – SPAZI
Attivita’ di Laboratorio
Caso Applicativo Calcolo/misura coefficiente di attrito dinamico
Lezione Dinamica
Modello di Organizzazione
Processo di Apprendimento
Presentazione dell’argomento e prime informazioni
Principi generali / Definizioni
Domanda stimolo all’aula
Formulazione di concetti astratti
Esposizione delle successive informazioni
Osservazione e riflessione
Riepilogo conclusivo
Esperienza concreta / Applicazione
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S TRUMENTI – METODOLOGIA DIDATTICA – SPAZI
RESISTENZE PASSIVE sono le forze che si oppongono al moto (relativo) di un corpo, non sono in grado di produrlo Resistenze d’attrito radente o di strisciamento
Resistenze d’attrito volvente o di rotolamento
Attrito statico (moto relativo=0)
Perni portanti
Attrito cinetico
Perni di spinta
RENDIMENTI MECCANICI
Attrito nei Perni
Resistenza nel mezzo
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Mappa
PASSIVE non vuol dire necessariamente NEGATIVE Le resistenze passive hanno anche importanti applicazioni pratiche: - Organi meccanici: Freni, chiavette… - Lavorazioni meccaniche: saldature per frizione …. - Trasmissione del moto: ruote di frizione, cinghie… - Pneumatici, Paracadute… - Camminare, correre, sport….
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Considerazioni introduttive
Attrito Statico
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Resistenza d’Attrito Radente o di Strisciamento
Attrito Statico La forza d’attrito è parallela alla direzione del moto. Il suo valore è proporzionale alla componente ortogonale al moto della reazione del vincolo Assume un qualsiasi valore, inferiore o uguale a un limite massimo corrispondente all’inizio dello strisciamento relativo. Tale valore massimo è dato dalla relazione:
Fa=fs · Fn Dove Fn è la forza normale di contatto e fs è il coefficiente di attrito statico.
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Resistenza d’Attrito Radente o di Strisciamento
Considerazioni La forza d’attrito radente dipende da - Natura dei materiali a contatto - Stato delle superfici a contatto - Eventuale presenza di fluidi interposti tra le superfici
In prima approssimazione, la forza d’attrito (leggi di Coulomb): - dipende linearmente dal carico di compressione delle superfici, - non dipende dall'estensione della superficie di contatto tra i due corpi, - non dipende dalla velocità relativa di strisciamento di un corpo sull'altro.
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ATTRITO RADENTE
Il coefficiente di attrito statico è sempre maggiore del coefficiente di attrito dinamico. Se ciò non fosse, si avrebbe il paradosso che la forza resistente sarebbe maggiore della forza motrice
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Valori del coefficiente d’attrito radente
Moto uniforme su piano orizzontale
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APPLICAZIONI SULL’ATTRITO RADENTE Attrito Cinetico
EQUILIBRIO SU PIANO INCLINATO
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APPLICAZIONI SULL’ATTRITO RADENTE Attrito Dinamico
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APPLICAZIONI SULL’ATTRITO RADENTE Attrito Dinamico
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ATTRITO VOLVENTE
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ATTRITO VOLVENTE
Valori indicativi del coefficiente di attrito volvente fv 0,001 – 0,003 elementi d’acciaio rotolanti su piste di acciaio 0,002 – 0,02 elementi di acciaio rotolanti su piste in gomma, a seconda del coefficiente di perdita per isteresi proprio del tipo di gomma 0,015 – 0,02 pneumatici su strada asfaltata Il valore del coefficiente di attrito volvente fv è di solito molto piccolo e quindi il consumo di energia nel rotolamento è più piccolo rispetto al consumo di energia nel contatto di strisciamento. Ciò giustifica l’esteso uso degli organi rotolanti (ruote, rulli, sfere) nelle costruzioni meccaniche.
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ATTRITO VOLVENTE
Considerazioni La forza d’attrito volvente dipende da - Natura dei materiali a contatto - Stato delle superfici a contatto - Eventuale presenza di fluidi interposti tra le superfici
In prima approssimazione, la forza d’attrito volvente: - dipende linearmente dal carico di compressione delle superfici, - dipende dall'estensione della superficie di contatto tra i due corpi (deformabilità), - Inversamente proporzionale al raggio del corpo cilindrico.
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ATTRITO VOLVENTE
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ATTRITO NEI PERNI Portanti
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ATTRITO NEI PERNI SPINGENTI
Un fattore che contrasta il movimento dei corpi è costituito dalla resistenza opposta dal fluido che li avvolge durante il loro moto, fluido che è presente in tutti i fenomeni naturali. Il fluido può investire anche un corpo fermo, imprimendone una forza. Il calcolo della resistenza del mezzo si effettua sulla base di formule sperimentali e di prove pratiche, effettuate anche su modelli con adeguate apparecchiature. Si rileva che la resistenza del mezzo dipende da: - Dalla densitĂ del fluido (Ď ) - Dalla velocitĂ relativa (v) fra fluido e corpo in moto - Dalla forma del corpo e dalla levigatezza della sua superficie - Dall’area (A) della sezione maestra del corpo stesso, intendendosi, con tale definizione, l’area della figura che si ottiene proiettando i contorni del mobile sul piano normale alla direzione del moto. Quindi la RESISTENZA NEL MEZZO può essere espressa con questa formula:
đ?&#x;? đ?&#x;?
R= Cr Ď Av2 Dove Cr è un coefficiente adimensionale detto coefficiente di resistenza di profilo. Formula valida per valori di v compresi tra 2m/s e 200m/s
ď€
ď ď€ ď€°ď€ ď€´ď€ ď€˛ď€
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Resistenza D’ATTRITO nel mezzo
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Resistenza D’ATTRITO nel mezzo
Abbiamo visto come le forze agenti su un meccanismo, o su una macchina, in movimento si suddividono in forze motrici e forze resistenti. Le forze resistenti a loro volta si distinguono in forze utili e forze passive. Pertanto il lavoro sviluppato da tutte le forze agenti su un meccanismo si può così definire: Lm il lavoro prodotto dalle forze motrici responsabili del moto LAVORO MOTORE del meccanismo Lu il lavoro sviluppato dalle forze resistenti utili (costituisce LAVORO UTILE l’effetto utile che la macchina deve produrre) Lp Il lavoro speso per vincere gli effetti delle forze resistenti LAVORO PERDUTO passive (è rappresentato dal lavoro delle forze d’attrito che si trasforma in calore non utilizzabile) Nel caso di funzionamento reale, il lavoro motore deve essere uguale alla somma del lavoro utile e del lavoro perduto per vincere gli attriti (principio di conservazione dell’energia):
Lm=Lu+Lp
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RENDIMENTI
Il rapporto tra il lavoro motore e il lavoro utile è definito RENDIMENTO MECCANICO
đ?œź=
Oppure anche, in termini di potenza, come
đ?œź=
đ?‘łđ?’– đ?‘łđ?’– = đ?‘łđ?’Ž đ?‘łđ?’– + đ?‘ł đ?’‘
�� �� = �� �� + ��
đ?&#x153;ź è minore di 1 perchĂŠ nella realtĂ Pu<Pm đ?&#x153;ź è un parametro ADIMENSIONALE e consente la comparazione di diverse soluzioni progettuali
ď&#x20AC;˛ď&#x20AC;šď&#x20AC;
ď ď&#x20AC; ď&#x20AC;°ď&#x20AC; ď&#x20AC;´ď&#x20AC; ď&#x20AC;˛ď&#x20AC;
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RENDIMENTI
Rendimento di macchine in serie
𝜼𝒔 = 𝜼𝟏 ∙ 𝜼𝟐 ∙ 𝜼𝟑 ∙ 𝜼𝟒 ∙ ⋯ ∙ 𝜼𝒏 Rendimento macchine in parallelo
𝑳𝒎𝒎 𝜼𝟏 + 𝑳𝒎𝟐 𝜼𝟐 + 𝑳𝒎𝟑 𝜼𝟑 + 𝑳𝒎𝟒 𝜼𝟒 + ⋯ + 𝑳𝒎𝒏 𝜼𝒏 𝜼𝒑 = 𝑳𝒎
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RENDIMENTI
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Considerazioni Finali
L’attrito genera calore L’attrito si può ridurre ma non eliminare Il rendimento reale è sempre minore di 1 L’attrito genera usura dei materiali a contatto. Per questo motivo se si vuole preservare l’integrità di un pezzo, si utilizzano materiali di attrito meno duri
Attivita’ di Laboratorio RELAZIONE TECNICA
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S TRUMENTI – METODOLOGIA DIDATTICA – SPAZI
Aula, Laboratorio multimediale e Laboratorio di Meccanica
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S TRUMENTI – METODOLOGIA DIDATTICA – SPAZI
Test di ingresso: 15 min
Verifiche in itinere
Verifiche competenze laboratoriali
ACCERTAMENTO CONOSCENZA PREREQUISITI
ACCERTAMENTO ACQUISIZIONE DELLE COMPETENZE RICHIESTE. PROVE STRUTTURATE E SEMISTRUTTURATE
ACCERTAMENTO ACQUISIZIONE DELLE COMPETENZE E ABILITÀ. REDAZIONE DI UNA RELAZIONE DI PROVA CON ANALISI DEI RISULTATI
Valutazione
SECONDO CRITERI STABILITI IN SEDE DI COLLEGIO DOCENTI
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VERIFICHE, VALUTAZIONI E PERCORSI DI RECUPERO
Percorsi di recupero Tempi OTTOBRE-MAGGIO, ORARIO POMERIDIANO
Destinatari DESTINATARI: GRUPPI COSTITUITI DA UN NUMERO MASSIMO DI 7 ALLIEVI Metodologia I DISCENTI SARANNO GUIDATI ALL’ACQUISIZIONE DEL METODO DI STUDIO E AD UN USO DEI LINGUAGGI SPECIFICI VIA VIA PIÙ APPROFONDITO E APPROPRIATO. L’IMPOSTAZIONE METODOLOGICA TENDERÀ IN PARTICOLARE A: ·DARE FIDUCIA ALL’ALLIEVO, INCORAGGIANDOLO, NON FACENDOLO MAI SENTIRE INCAPACE O INADEGUATO; ·DIALOGARE CON L’ALUNNO IN DIFFICOLTÀ, PER SCOPRIRNE LE PROBLEMATICHE E POTER PREDISPORRE GLI INTERVENTI ALTERNATIVI RISOLUTIVI, ADATTI ALLE SUE MANCANZE; ·ACCRESCERE NEL DISCENTE L’AUTOSTIMA AIUTANDOLO AD ACCRESCERE I SUOI PUNTI DI FORZA; ·ATTIVARE MOMENTI EDUCATIVI RELATIVI ALLE COMPETENZE EFFETTIVE DEGLI ALUNNI, MODULANDO GLI INTERVENTI SULLE REALI POSSIBILITÀ DEI RAGAZZI.
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VERIFICHE, VALUTAZIONI E PERCORSI DI RECUPERO
Test di ingresso: 15 min
Lezione Dinamica: 3 ore
Esercitazioni: 4 ore Verifiche Periodica: 5 Orale+2 Laboratorio=7 Ore Verifica Finale: 2 ore
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TEMPI DI REALIZZAZIONE
Finalità dell’alternanza Scuola - Lavoro ALL’INTERNO DEL SISTEMA EDUCATIVO DEL NOSTRO PAESE L’ALTERNANZA SCUOLA LAVORO È STATA PROPOSTA COME METODOLOGIA DIDATTICA PER: a) ATTUARE MODALITÀ DI APPRENDIMENTO FLESSIBILI E EQUIVALENTI SOTTO IL PROFILO CULTURALE ED EDUCATIVO, RISPETTO AGLI ESITI DEI PERCORSI DEL SECONDO CICLO, CHE COLLEGHINO SISTEMATICAMENTE LA FORMAZIONE IN AULA CON L’ESPERIENZA PRATICA; b) ARRICCHIRE LA FORMAZIONE ACQUISITA NEI PERCORSI SCOLASTICI E FORMATIVI CON L’ACQUISIZIONE DI COMPETENZE SPENDIBILI ANCHE NEL MERCATO DEL LAVORO; c) FAVORIRE L’ORIENTAMENTO DEI GIOVANI PER VALORIZZARNE LE VOCAZIONI PERSONALI, GLI INTERESSI E GLI STILI DI APPRENDIMENTO INDIVIDUALI; d) REALIZZARE UN ORGANICO COLLEGAMENTO DELLE ISTITUZIONI SCOLASTICHE E FORMATIVE CON IL MONDO DEL LAVORO E LA SOCIETÀ CIVILE, CHE CONSENTA LA PARTECIPAZIONE ATTIVA DEI SOGGETTI DI CUI ALL’ARTICOLO 1, COMMA 2, NEI PROCESSI FORMATIVI; e) CORRELARE L’OFFERTA FORMATIVA ALLO SVILUPPO CULTURALE, SOCIALE ED ECONOMICO DEL TERRITORIO.
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ALTERNANZA SCUOLA-L AVORO
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INTERDISCIPLINARIETÀ
Matematica:
Calcolare Semplici Relazioni Numeriche; Realizzare grafici
Italiano:
Scrivere una relazione tecnica
Tecnologie Meccaniche di Prodotto e di Processo
Rendimenti macchine utensili
Inglese
Mechanical topics
Principi generali:
•
• • • • Studente con dislessia
• • •
Studente con svantaggio linguistico
• •
Si favorisce l’apprendimento visivo mediante immagini, filmati, diagrammi, schemi e mappe concettuali Si favorisce l’apprendimento di contenuti pratici I testi sono ottimizzati Glossario di termini tecnici, eventualmente illustrato Attività di gruppo per l’inclusione Strumenti compensativi: PC con SW dedicati Misure dispensative: Lettura ad alta voce, tempistiche, dettatura Verifiche semplificate e personalizzate secondo PDP Schede di relazione guidata appositamente predisposte Contenuti minimi e utilizzo dizionario elettronico illustrato
LUIGI ADESSI
S TRATEGIE PER GLI STUDENTI CON B.E.S.
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KEYWORDS
Power Conventional
ATTRITO
Surface
SUPERFICIE
Equation
EQUAZIONE
Testing Machine
CONVENZIONALE
Friction
mechanical efficiency
POTENZA
RENDIMENTO MECCANICO ATTREZZATURA DI PROVA