Gli ingranaggi cambiano movimento e forza — Ingegneria, 11–13 anni
Gli ingranaggi collegati trasmettono la rotazione da una ruota all’altra e cambiano velocità, direzione o forza di rotazione.
La dimensione cambia il compromesso
Quando due ingranaggi si toccano, facendo girare uno l’altro gira nel verso opposto. Un ingranaggio piccolo che muove uno grande fa girare il grande più lentamente ma con più forza. Un grande che muove un piccolo produce l’opposto: più velocità e meno forza.
Perché sono stati sviluppati gli ingranaggi
Le macchine spesso hanno bisogno di un movimento diverso da quello che può fornire una persona o un motore. Gli ingegneri hanno sviluppato gli ingranaggi per trasmettere la rotazione e scegliere tra velocità e forza di rotazione. Servono per sollevare carichi, muovere una ruota regolarmente o far funzionare un orologio.
Contare i denti degli ingranaggi
Un ingranaggio da 10 denti muove un ingranaggio da 30 denti. Quello piccolo deve fare tre giri perché quello grande ne faccia uno, poiché 30 ÷ 10 = 3. Se il piccolo gira a 90 giri al minuto, il grande gira a 90 ÷ 3 = 30 giri al minuto, nel verso opposto e con più forza.
Più forza non significa più energia
È comprensibile pensare che un ingranaggio grande, mosso da un altro, dia energia extra gratuitamente. Fornisce più forza di rotazione ma gira più lentamente, quindi in un sistema ideale una cosa compensa l’altra. Inoltre l’attrito spreca energia, perciò le macchine reali hanno bisogno di un motore o di una persona.
Gli ingranaggi intorno a te
Le biciclette usano gli ingranaggi per permettere alle gambe di pedalare con un ritmo facile e regolare in salita, oppure più velocemente in pianura. Gli orologi usano ingranaggi di dimensioni precise per regolare le lancette, mentre i trapani scelgono velocità e forza. In questi casi producono movimenti reali.
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