Guido Brenna ha scritto:
Ciao a tutti.
Innanzitutto mi rivolgo ad Antonio, verso il quale spero che il mio intervento non sia stato offensivo, nel qual caso mi scuso.
Facciamo una cosa: per quanto riguarda le definizioni di forza, lavoro, energia, potenza e rendimento, ci sono delle ottime descrizioni su wikipedia che sono comprensibili anche per chi affronta per la prima volta l'argomento.
In maniera molto semplificata, possiamo dire che la grandezza fisica che interessa per sapere quanto una locomotiva è in grado di trainare, è innanzitutto la coppia erogabile dal motore.
La coppia, o momento torcente, è una grandezza fisica espressa in Newton per metro che mette in relazione una forza ( F ) applicata ( o erogata nel caso di un motore ) moltiplicata per la distanza ( r ) ( o vraccio ) della forza agente dal centro di rotazione. Nel Sistema Internazionale ( SI ), la forza si misura in Newton ( N ) e la distamza in metri. Il momento torcente ( Mt ) è dato dalla relazione Mt=Fr. Il Newton equivale a poco meno di un ettogrammo ( 1 kg = 9,81 N ).
Prendiamo un esempio che è capitato a tutti: stringere i dadi della ruota quando abbiamo forato: abbiamo una chiave di una certa lunghezza che costituisce il braccio e la forza che applichiamo noi alla chiave. Noi applichiamo, ad esempio,una forza di 30 N ad una distanza di 50 cm dal centro del dado. La coppia applicata sarà quindi pari a 30 N x 0,5 m = 15 Nm.
Ora, ciascun motore elettrico è in grado di erogare una coppia il cui valore varia in funzione della velocità di rotazione. Solitamente la coppia maggiore si ha a regimi di rotazione più bassi e la coppia diminuisce con l'aumentare della velocità di rotazione.
Ora, tra il motore e gli assi delle nostre locomotivette, c'è un bel po' di robetta, tipo alberini snodati, viti senza fine ed ingranaggi vari. Senza scendere troppo in dettaglio, dobbiamo sapere che ogni accoppiamento di ingranaggi incrementa la coppia, quindi la coppia che troviamo alle ruote è più alta di quella erogata dal motore.
Questa coppia, divisa per il raggio della ruota, ci rende la forza che la ruota esercita nel punto in cui la ruota stessa è in contatto con la rotaia. Se non considerassimo tutte le perdita dovute a giochi vari tra carrello e telaio, e rendimenti vari, questa forza sarebbe la stessa forza presente al gancio, ovvero lo sforzo di trazione che è quello che effettivamente serve per calcolare quanto una locomotiva è in grado di trainare in condizioni ideali.
Lo sforzo di trazione affonda le sue radici nella coppia erogata dal motore e pertanto anche lui diminuisce con l'aumentare della velocità.
Ora devo chiudere, più tardi continuerò a stressarvi con qualche appunto circa quello che sta dietro la locomotiva.
Ovviamente se ho scritto castronerie, la correzione da parte vostra è dovuta.
Buona domenica a tutti.
Guido
Apprezzo molto tale spiegazione di Guido, ma in qualità di ex insegnante di Fisica lasciami solo precisare meglio una cosa (il che nulla toglie alla qualità generale della tua spiegazione): 1 Kg-peso (unità di misura delle forze non appartenente al Sistema Internazionale), ovvero la forza esercitata dalla gravità a livello del mare su di un corpo che ha massa di 1 Kg equivale ad una forza di 9,81 N (unità di misura del S.I) ovvero quasi a 10 N, pari quindi ad una massa di 1 Kg accelerata (dal campo di gravità terrestre) ad 9,81 m/(s*s).
Don't worry be happy
