I Meccanismi, le macchine e
la nascita della Statica
Ingranaggi e
Meccanismi
Macchine da cantiere
Gli ingegneri del
rinascimento
Leonardo e le sue
invenzioni
Ulteriori sviluppi
In realtà questa tradizione tecnica si consolida e per
certi versi procede indipendentemente dalle teorie e
dai modelli scientifici fino al Rinascimento ed oltre
Alcune di queste invenzioni riguardano
strade romane appartenenti al IV secolo a.C
mulino ad acqua, apparso in Asia Minore nel 250 a.C.
Vite senza fine, riconducibile ad Archimede del 250
a.C.
Astrolabio, inventato da Ipparco da Nicea, 160 a.C.
Ulteriori sviluppi /2
Turbina a vapore, usata da Erone di Alessandria, 60
a.C.
opere edilizie romane, del 27 a.C.
gru e ingranaggi moltiplicatori ( Vitruvio), 10 a.C
bussola magnetica, apparsa in Cina nel 271 d.C.
Mulino a vento, apparso in Persia nel 650 d.C
Forbici a due lame, 900 d.C.
bilanciere per orologi del 1275 d.C.
occhiali, apparsi in Italia nel 1286 d.C.
Cannoni, 1346 d.C.
Mulino ad acqua
Ingranaggi descritti da
Virtuvio
Ingranaggi e ruote di frizione
Seq 32- cd10
A) I meccanismi sono basati su poche e semplici regole e consentono di trasformare un
moto di un certo tipo, in un moto di un altro tipo.
B) L’aggiunta di un motore ad un meccanismo, consente di costruire una macchina. Il
motore fornisce al meccanismo l’energia che gli consente di muoversi
C) Consideriamo a tale scopo una sbarra che si muove orizzontalmente ed una ruota con
centro fisso che rotola senza strisciare su una sbarra. Un meccanismo di questo tipo può
essere utilizzato per trasformare un moto di rotazione in un moto di traslazione e
viceversa.
D) Le ruote di frizione sono un meccanismo realizzato con due ruote con centro fisso ed
in contatto l’una con l’altra. Il meccanismo viene utilizzato per aumentare o diminuire le
velocità di rotazione.
E) Le ruote di frizione possono essere realizzate in molti modi. Per esempio adoperando
ruote dentate oppure utilizzando viti senza fine.
Gru
Seq 33- cd10
A) Può essere opportuno, in alcuni casi, poter cambiare non solo la velocità di rotazione,
ma anche la direzione di rotazione. In tal caso si usano i giunti.
B) I giunti, costituiti da aste rotanti attorni al proprio asse, terminano con delle scanalature.
Le scanalature possono essere ortogonali all’asta, consentendo di variare il verso del moto.
C) Oppure le scalanature possono essere incise su un piano trasversale rispetto all’asse di
rotazione, cambiando in questo modo la direzione del moto
D) Ruote di frizione, ingranaggi e macchine semplici possono essere utilizzati
opportunamente per costruire meccanismi utili.
E) Ad esempio consideriamo l’argano utilizzato dal Brunelleschi nella costruzione della
cupola di Santa Maria del Fiore a Firenze. Un cavallo muove una vite senza fine collegata
tramite un giunto ortogonale ad un verricello che é utilizzato per sollevare un peso.
Video sulle Gru
Biella-Manovella
Seq 34- cd10
A) Come ultimo esempio di ingranaggio, consideriamo la biella e manovella.
Questo ingranaggio consente di trasformare un moto di rotazione in moto
periodico e viceversa.
B) Una ruota é libera di ruotare attorno al suo centro; ad un suo punto, diverso dal
centro é fissata un’asta tramite una cerniera cilindrica,
C) mentre l’estremo dell’asta é fissata, tramite un’altra cerniera, ad un’asta libera
di scorrere su un binario.
D) Quando si attiva il meccanismo, il moto di rotazione dell’asta diventa un moto
periodico di traslazione dell’asta sul binario.
E) Ad una rotazione completa della ruota, corrisponderà un periodo del moto della
sbarra
Video sistema BiellaManovella
Motori
Seq 23- cd10
A) Un motore fornisce energia ai meccanismi assieme di una macchina.
B) Come abbiamo visto nel terzo cd, un motore trasforma energia di un certo
tipo in energia di un altro tipo.
C) La prima forma di energia utilizzata dall’uomo é l’energia animale. I primi
meccanismi venivano attivati da animali o da uomini.
D) Per esempio la seguente macchina, progettata da Galileo, é azionata da
cavalli
E) Buoi sono utilizzati per sollevare i carichi
F) uomini sono utilizzati per muovere i remi in una canoa o barca
Video sui motori
Tipi di motore
Seq 24- cd10
A) Tipi di motori molto utilizzati trasformano l’energia potenziale in energia
cinetica, di traslazione o di rotazione.
B) Ad esempio, le balestre e le catapulte, utilizzano motori che trasformano
l’energia potenziale della molla in energia cinetica
C) I mulini ad acqua utilizzano l’energia cinetica delle particelle d’acqua per
trasformarla in energia cinetica di rotazione di corpi rigidi, mentre i mulini a
vento o le vele utilizzano l’energia cinetica del vento per trasformarla in
energia cinetica di rotazione o di traslazione di corpi rigidi
D) Gli orologi a pendolo utilizzano l’energia potenziale di un peso e la
trasformano in energia di rotazione di corpi rigidi
E) I motori termici trasformano il calore in energia meccanica.
Video sui tipi di motore
Lo sviluppo delle macchine
nel rinascimento
Un notevole sviluppo dei meccanismi e
delle macchine avvenne nel Rinascimento.
Particolarmente significativi furono:
Le macchine da cantiere del Brunelleschi
Le macchine progettate da Leonardo
I contributi allo sviluppo dell’orologio
meccanico di cui parleremo diffusamente
nella lezione successiva
