Carrucola
Carrucola
Questo sito utilizza cookie, anche di terze parti. Se vuoi saperne di più leggi la nostra Cookie Policy. Scorrendo questa pagina o cliccando qualunque suo elemento acconsenti all’uso dei cookie.I testi seguenti sono di proprietà dei rispettivi autori che ringraziamo per l'opportunità che ci danno di far conoscere gratuitamente a studenti , docenti e agli utenti del web i loro testi per sole finalità illustrative didattiche e scientifiche.
Le informazioni di medicina e salute contenute nel sito sono di natura generale ed a scopo puramente divulgativo e per questo motivo non possono sostituire in alcun caso il consiglio di un medico (ovvero un soggetto abilitato legalmente alla professione).
La carrucola
La carrucola, nella sua formulazione più elementare, può essere definita «una macchina semplice costituita da una ruota (puleggia), provvista di una scanalatura (gola), nella quale è alloggiata una fune». Il foro attraverso il quale passe l’asse su cui ruota la puleggia ha il nome di mozzo; l’imbracatura che sostiene la puleggia ha il nome di staffa.
La carrucola è uno strumento che permette di cambiare la direzione di una forza motrice e ridurre la quantità di forza necessaria per sollevare un carico. L’intensità di tale forza motrice necessaria al sollevamento viene ridotta usando un opportuno numero di pulegge ma ciò si paga aumentando la quantità di corda che deve essere tirata. Quest’effetto, come vedrete, è una conseguenza della Legge di Conservazione dell’Energia Meccanica.
Le carrucole sono oggetti molto comuni, applicate in tante differenti situazioni. Esse sono usate non solo per l’ovvio compito di sollevare i pesi (se vi capita di passare sotto un’impalcatura con gli operai al lavoro, osservate ad esempio in che modo un muratore solleva grandi quantità di mattoni e di calcina usando solo la forza delle sue braccia) ma anche nelle automobili e negli aeroplani. Il disegno di una carrucola è alla base della gru per sollevamento pesi. Le carrucole sono essenziali in molte macchine in una forma o nell’altra.
Tipi di carrucole:
- Fissa: una carrucola fissa ha la puleggia fissata. Ovvero, la staffa della puleggia è fissata o ancorata da qualche parte. Una carrucola fissa è usata per modificare la direzione della forza motrice lungo la fune. La carrucola fissa ha un vantaggio meccanico di 1.
- Mobile: una carrucola mobile ha una staffa mobile: la puleggia è libera di muoversi. Una carrucola mobile è usata per amplificare la forza: essa possiede un vantaggio di 2. In altre parole, se un estremo della fune viene ancorato, quando si tira l’altro estremo la fune applicherà una forza doppia sul peso attaccato alla fune.
- Composta: Una carrucola composta è una combinazione di carrucole fisse e mobili. Il suo vantaggio dipende dal numero di pulegge usate per sollevare lo stesso peso.
- Block and tackle - Il block and tackle è una carrucola composta da più avvolgimenti sulla stessa puleggia (o più pulegge fatte ruotare sullo stesso asse a formare un’unica grande puleggia con più avvolgimenti) –che sarebbe il block-, con un blocco di pulegge fisso ed un altro mobile legati fra loro (tackle): il tutto per aumentare ulteriormente il vantaggio meccanico. Il sistema block and tackle è stato un’invenzione chiave nel campo nel sollevamento dei pesi in quanto il vantaggio ottenibile è molto alto.
I disegni dei diversi tipi di carrucole sono mostrati a pagina seguente.
STORIA
Come nel caso di tutte le macchine semplici, l’origine della carrucola è ignota. Quando i popoli antichi dovevano sollevare oggetti pesanti con funi e corde avvolti intorno a rami degli alberi, essi usavano inconsapevolmente l’idea di una carrucola singola fissa per cambiare la direzione della forza. Ma poiché non vi era alcuna puleggia da ruotare, ciò comportava un alto attrito (provate voi a lanciare una corda intorno ad un ramo e a sollevare un peso legato ad una estremità!) L’introduzione della puleggia diminuì grandemente il problema dell’attrito. Non si sa chi fu il primo ad introdurre la puleggia: però si suppone che almeno fin dal 1.500 a.C. i popoli della Mesopotamia usassero carrucole per sollevare l’acqua. Le carrucole sono state usate per sollevare pesi da migliaia di anni: gli esempi più ricorrenti ed antichi riguardano il campo navale, per sollevare le navi e spostare il loro carico.
Siracusa 287 a.C. - 212 a.C.): il grandissimo scienziato siracusano fu il primo ad inventare e ad usare la carrucola block and tackle, come documentato dallo storico Plutarco. Plutarco riportò che Archimede movesse un’intera nave da guerra, con tutto l’equipaggio all’interno, usando carrucole e la sua sola forza.
TEORIA
CARRUCOLA FISSA |
CARRUCOLA MOBILE |
CARRUCOLA COMPOSTA |
“BLOCK AND TACKLE” |
|
|
|
|
Un’unica puleggia fissa: vantaggio uguale ad 1. Serve a….. |
Un’unica puleggia mobi-le: vantaggio uguale a 2. E’ scomoda perché… |
Più pulegge, mobili e fisse: vantaggio uguale a 2. Miglio-re di quella mobile perché… |
Più pulegge sullo stesso asse (o più avvolgimen-ti sulla stessa puleggia). Utile perché… |
Diagram 1 - A basic equa-tion for a pulley (puleggia): In equilibrium, the force F on the pulley axle (puleggia) is equal and opposite to the sum of the tensions in each line (elemento della fune) leaving the pulley, and these tensions are equal. |
Diagram 2 - A simple pulley system - a sin-gle movable pulley lif-ting (che solleva) an u-nit weight (un peso u-nitario). The tension in each line is half the unit weight, yielding (generando) an advan-tage of 2. |
Diagram 2a - Another simple pulley system similar to diagram 2, but in which the lifting force (forza motrice) is redirected downward. |
A practical com-pound pulley (carru-cola composta) “block and tackle” corresponding to diagram 2a. |
La teoria più semplice della carrucola assume che essa sia ideale, cioè che le pulegge, staffe, mozzi e funi siano tutti senza massa e senza attrito. Inoltre assume anche che le corde siano inestensibili, cioè rimangano della stessa lunghezza anche se stirate da una tensione. Con queste assunzioni, ne segue che la forza su di una singola puleggia è divisa equamente dai due rami della fune che la avvolgono. La situazione è schematizzata in figura 1. Il peso sollevato diviso per la forza motrice è il vantaggio meccanico della carrucola.
In figura 2, una singola carrucola mobile ha la capacità di sollevare un oggetto usando soltanto metà della forza del peso dell’oggetto sollevato. La forza totale necessaria (che ovviamente deve essere uguale al peso totale sollevato) viene suddivisa fra la forza motrice ( freccia rossa) e il punto di ancoraggio della staffa, che è un qualche oggetto fissato (come ad esempio un gancio). Il vantaggio è perciò 2. In questo semplice sistema, la forza motrice è diretta verso l’alto: noi possiamo però introdurre una puleggia fissa per modificare la direzione della forza motrice (diagramma 2a) senza cambiare il vantaggio.
Diagram 3 - A sim-ple compound pul-ley system - a mo-vable pulley and a fixed pulley lifting a unit weight. The tension in each line is one third the unit weight, yielding an advantage of three. |
Diagram 3a – A simple compound pulley system - a movable pulley and a fixed pulley lifting a unit weight, with an additio-nal pulley (puleggia addi-zionale) redirecting the lifting force downward. The tension in each line is one third the unit weight, yielding an ad-vantage of three. |
Diagram 4a - A more com-plicated compound pulley system. The tension in each line is one quarter of the u-nit weight, yielding an ad-vantage of four. An addi-tional pulley redirecting the lifting force has been added. |
Diagram 4b – A prac-tical compound sy-stem corresponding to diagram 4a. Note that the axles (mozzi) of the fixed and movable pulleys have been combined (col-legati). |
L’aggiunta di una o più pulegge fisse ad un sistema di pulegge mobili (pulegge fisse+pulegge mobili: carrucola composta) può portare un incremento del guadagno. Nel diagramma 3 l’aggiunta di una puleggia fissa porta un vantaggio di 3. La tensione in ogni parte della corda è un terzo del peso e la forza agente su ogni singola puleggia è 2/3 il peso. Come nel caso del diagramma 2a, un’altra puleggia può essere aggiunta per invertire la direzione della forza motrice senza però portare alcun incremento al vantaggio. La situazione è mostrata nel diagramma 3a. Nel diagramma 4a, è mostrato una carrucola composta avente vantaggio 4. Nella figura 4b è mostrato lo stesso tipo di carrucola della figura 4° ma con una configurazione block and tackle, con il block formato da due pulegge e i due block, quello fisso in alto e quello mobile in basso, uniti fra loro.
Il processo può essere portato avanti indefinitamente per carrucole ideali, con ogni puleggia aggiunta che porta un aumento del guadagno di 1. Però per carrucole reali (cioè non ideali: aventi massa non nulla ed attrito) gli attrito fra la fune e le staffe aumentano all’aumentare delle pulegge finché nessun ulteriore vantaggio meccanico è possibile.
Tradotto e riadattato dal sito : “http://www.newworldencyclopedia.org/entry/Pulley”
Fonte: http://www.liceoagnoletti.it/attivita/attivita_professori/fisicafacile/Documenti/IIIA_CARRUCOLE%20E%20TENSIONE.doc
Sito da visitare: http://www.liceoagnoletti.it/
Autore del testo: non indicato nel documento di origine
Parola chiave google : Carrucola tipo file : doc
Visita la nostra pagina principale
Carrucola
Termini d' uso e privacy