Attrito e cuscinetti — Ingegneria, 11–13 anni
Gli ingegneri non possono eliminare l'attrito dappertutto, ma possono controllarlo. I cuscinetti aiutano le parti mobili a scorrere o girare con meno forza sprecata.
Che cosa fa l'attrito
L'attrito è lo sfregamento che ostacola il movimento quando due superfici si toccano. Può essere utile, come quello delle suole sul pavimento, oppure sprecare energia, come in una catena di bicicletta che si scalda. Gli ingegneri scelgono superfici, lubrificanti o cuscinetti adatti.
Perché controllarlo?
Una macchina con troppo attrito parte con difficoltà, rallenta e si scalda. Lo si capì spostando oggetti pesanti trascinandoli; i rulli resero il lavoro più facile. Un cuscinetto risolve lo stesso problema dentro una macchina, sostituendo gran parte dello scorrimento con un rotolamento più facile.
Confrontare un cuscinetto
Una ruota giocattolo richiede una spinta di 6 newton per girare su un asse ruvido. Con un piccolo cuscinetto ne richiede solo 2. Passo 1: misura le due spinte con la stessa ruota e lo stesso carico. Passo 2: 6 meno 2 fa 4 newton risparmiati. Passo 3: il cuscinetto riduce la resistenza; non crea energia.
L'errore comprensibile
È naturale pensare che tutto l'attrito sia negativo e che ogni superficie debba essere liscia il più possibile. Sarebbe però difficile camminare, frenare e afferrare oggetti. La domanda utile non è «Come eliminiamo l'attrito?», ma «Dove deve essere alto e dove basso?»
Dove si trova
I cuscinetti si trovano nelle ruote delle biciclette, negli skateboard, nei ventilatori, nelle lavatrici e nei motori elettrici. Il lubrificante in un motore permette alle parti metalliche di muoversi usurandosi meno velocemente. Suole e battistrada fanno il contrario: mantengono un attrito utile con il terreno.
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