{"id":141,"date":"2025-12-20T19:27:03","date_gmt":"2025-12-20T18:27:03","guid":{"rendered":"https:\/\/www.scienzaludica.ibe.cnr.it\/?page_id=141"},"modified":"2025-12-20T19:32:02","modified_gmt":"2025-12-20T18:32:02","slug":"pendolo-di-furuta","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.scienzaludica.it\/index.php\/pendolo-di-furuta\/","title":{"rendered":"Pendolo di Furuta"},"content":{"rendered":"\n<p><strong>Il Perche&#8217;<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p>Con questo esperimento si vuole realizzare un pendolo di Furuta, che e&#8217; un particolare tipo di pendolo inverso, presente in molti laboratori di automatica. La scelta di questo progetto si puo&#8217; attribuire alle caratteristiche proprie del pendolo, che unisce un comportanento intuitivo alla necessita&#8217; di un controllo non banale. Risulta chiara allora la sua scelta per testare le potenzialita&#8217; dell&#8217; NXT.<\/p>\n\n\n\n<p><strong>Struttura<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p>La struttura cerca di ricreare quella dei reali pendoli presenti nei laboratori di controlli automatici:<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-group is-content-justification-center is-nowrap is-layout-flex wp-container-core-group-is-layout-23441af8 wp-block-group-is-layout-flex\">\n<figure class=\"wp-block-image size-full\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"354\" height=\"400\" src=\"https:\/\/www.scienzaludica.it\/wp-content\/uploads\/2025\/12\/furuta-5.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-158\" srcset=\"https:\/\/www.scienzaludica.it\/wp-content\/uploads\/2025\/12\/furuta-5.png 354w, https:\/\/www.scienzaludica.it\/wp-content\/uploads\/2025\/12\/furuta-5-266x300.png 266w\" sizes=\"auto, (max-width: 354px) 100vw, 354px\" \/><\/figure>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-full\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"508\" height=\"306\" src=\"https:\/\/www.scienzaludica.it\/wp-content\/uploads\/2025\/12\/Pendolo-presentazione.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-149\" style=\"aspect-ratio:1.6601644283306949\" srcset=\"https:\/\/www.scienzaludica.it\/wp-content\/uploads\/2025\/12\/Pendolo-presentazione.png 508w, https:\/\/www.scienzaludica.it\/wp-content\/uploads\/2025\/12\/Pendolo-presentazione-300x181.png 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 508px) 100vw, 508px\" \/><\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n<p>Si riconoscono alcuni componenti principali:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li><strong>Colonna centrale&nbsp;<\/strong>(ancorata alla base)<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Braccio orizzontale&nbsp;<\/strong>(Libera di ruotore attorno alla colonna centrale)<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Pendolo<\/strong>&nbsp;(libero di ruotare attorno al braccio orizzontale<\/li>\n\n\n\n<li><strong>NXT&nbsp;<\/strong>(centrato sull&#8217;asse di rotazione per diminuirne l&#8217;effetto dell&#8217;inerzia di rotazione)<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Sensore<\/strong>&nbsp;(montato sul braccio, crea un legame tra la propria uscita e l&#8217;angolo di inclinazione del pendolo)<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Motori<\/strong>&nbsp;(accoppiati tramite un sistema di ruote dentate per aumentarne la velocita&#8217;)<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<p><br>La struttura e&#8217; in grado di:<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-group is-nowrap is-layout-flex wp-container-core-group-is-layout-6c531013 wp-block-group-is-layout-flex\">\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li>far ruotare il braccio attorno alla <br>colonna centrale, lungo il piano orizzontale.<br><\/li>\n\n\n\n<li>far ruotare il pendolo attorno al<br> braccio, lungo il piano verticale.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-full is-resized\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"174\" height=\"162\" src=\"https:\/\/www.scienzaludica.it\/wp-content\/uploads\/2025\/12\/Furuta-2-1.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-152\" style=\"aspect-ratio:1.0740812192534002;width:174px;height:auto\"\/><\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n<p><strong>Sensori<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p>Sono stati utilizzati due tipi di sensori:<\/p>\n\n\n\n<p><strong>Rotazione<\/strong> &#8211; appartenente al modello precedente dell&#8217;NXT, l&#8217;RCX. Offre una scarsa sensibilita&#8217; (circa 22 gradi) ed e&#8217; influenzato dalla velocita&#8217; di rotazione (velocita&#8217; max 500 giri\/min circa). Sfruttando un moltiplicatore di giri, e&#8217; possibile aumentare il numero di giri entranti nel trasduttor, e migliorare la sensibilita&#8217;.<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-columns is-layout-flex wp-container-core-columns-is-layout-28f84493 wp-block-columns-is-layout-flex\">\n<div class=\"wp-block-column is-layout-flow wp-block-column-is-layout-flow\" style=\"flex-basis:100%\">\n<figure class=\"wp-block-image aligncenter size-large is-resized\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"883\" height=\"1024\" src=\"https:\/\/www.scienzaludica.it\/wp-content\/uploads\/2025\/12\/rotazione-883x1024.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-157\" style=\"aspect-ratio:0.8623057698576551;width:277px;height:auto\" srcset=\"https:\/\/www.scienzaludica.it\/wp-content\/uploads\/2025\/12\/rotazione-883x1024.png 883w, https:\/\/www.scienzaludica.it\/wp-content\/uploads\/2025\/12\/rotazione-259x300.png 259w, https:\/\/www.scienzaludica.it\/wp-content\/uploads\/2025\/12\/rotazione-768x890.png 768w, https:\/\/www.scienzaludica.it\/wp-content\/uploads\/2025\/12\/rotazione.png 954w\" sizes=\"auto, (max-width: 883px) 100vw, 883px\" \/><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n<p><strong>Luce<\/strong> &#8211; in dotazione con il kit base NXT, mostra una sensibilita&#8217; elevata, ma e&#8217; allo stesso tempo molto influenzato dai disturbi luminosi esterni. Per diminuire l&#8217;effetto di tali disturbi, e&#8217; stato prima linearizzato il moto rotazionale del pendolo (attraverso un accoppiamento ruota dentata-cremagliera (particolare A) e poi inserito delli specchi sulla cremegliera (particolare B) per aumentare la lettura da parte del sensore.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-full is-resized\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"600\" height=\"613\" src=\"https:\/\/www.scienzaludica.it\/wp-content\/uploads\/2025\/12\/Light-2.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-161\" style=\"aspect-ratio:0.9788177716601667;width:620px;height:auto\" srcset=\"https:\/\/www.scienzaludica.it\/wp-content\/uploads\/2025\/12\/Light-2.png 600w, https:\/\/www.scienzaludica.it\/wp-content\/uploads\/2025\/12\/Light-2-294x300.png 294w\" sizes=\"auto, (max-width: 600px) 100vw, 600px\" \/><\/figure>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-group is-vertical is-layout-flex wp-container-core-group-is-layout-fe9cc265 wp-block-group-is-layout-flex\">\n<p><strong>Problematiche e nuova struttura<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p>L&#8217;esperimento presenta notoveli difficolta&#8217;, dovutenon tanto all&#8217;algoritmo di controllo, ma bensi&#8217; alla struttura meccanica stessa. Tutto il sistema non risulta stabile: sia i componenti LEGO che le varie giunzioni, risultano flessibili ed elastici. L&#8217;intera struttura risente sensibilmente di tale fenomeno, oscillando vistosamente dureante il funzionamento. Si puo&#8217; pensare allora di creare una nuova configurazione del pendolo, che migliori le varie caratteristiche meccaniche.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-full\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"641\" height=\"450\" src=\"https:\/\/www.scienzaludica.it\/wp-content\/uploads\/2025\/12\/pendolo-nuovo1.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-162\" srcset=\"https:\/\/www.scienzaludica.it\/wp-content\/uploads\/2025\/12\/pendolo-nuovo1.png 641w, https:\/\/www.scienzaludica.it\/wp-content\/uploads\/2025\/12\/pendolo-nuovo1-300x211.png 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 641px) 100vw, 641px\" \/><\/figure>\n\n\n\n<p>Questa nuova configurazione elimina la flessione del braccio, irrigidendo la struttura. Il risultato complessivo e&#8217; un comportamento decisamente migliore durante il funzionamento.<\/p>\n\n\n\n<p><strong>Conclusioni<\/strong> <br>Nonostatnte la nuova strutta e le varie soluzioni costruttive adottate, non e&#8217; stato possibile mantenere in equilibrio il pendolo. Molti dei fenomeni non sono modellati. Un esempio e&#8217; visibile in figura, dove si nota la risposta del motore, con attaccato il pendolo. L&#8217;andamento oscillante e&#8217; causato dalla presenza di giunzioni elastiche tra le varie parti del pendolo&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-full\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"645\" height=\"391\" src=\"https:\/\/www.scienzaludica.it\/wp-content\/uploads\/2025\/12\/fallimento.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-164\" srcset=\"https:\/\/www.scienzaludica.it\/wp-content\/uploads\/2025\/12\/fallimento.png 645w, https:\/\/www.scienzaludica.it\/wp-content\/uploads\/2025\/12\/fallimento-300x182.png 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 645px) 100vw, 645px\" \/><\/figure>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-table\"><table class=\"has-fixed-layout\"><tbody><tr><td>Tuttavia questo esperimanto ha mostrato le potenzialita&#8217; del NXT ed ha gettato le basi per il nuovo progetto il\u00a0<a href=\"https:\/\/www.scienzaludica.it\/index.php\/legway\/\" data-type=\"page\" data-id=\"167\">Legway,<\/a> il cui funzionamento e&#8217; paragonabile a quello del pendolo.<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Il Perche&#8217; Con questo esperimento si vuole realizzare un pendolo di Furuta, che e&#8217; un particolare tipo di pendolo inverso, presente in molti laboratori di automatica. 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