Coppia e Potenza

Coppia e Potenza

Applicando una forza, usualmente si indica un'azione caratterizzata da un'intensità e, in particolare da una direzione ben precisa. Compiendo uno sforzo torsionale non è possibile parlare di una direzione, ma si indica un verso di rotazione.

La coppia è il prodotto di una forza misurata in Newton (N) e una lunghezza l misurata in metri (m).

La coppia. Gli sforzi di torsione non possono essere descritti parlando semplicemente di forza. E' necessario riferirsi alla distanza, rispetto all'asse di rotazione, cui viene applicata la forza. Infatti raddoppiando il braccio di leva si ottiene, a paritá di forza, una coppia doppia. Nell'esempio illustrato, ció consente di raddoppiare l'angolo di torsione, cui viene sottoposta la barra d'acciaio.

Per trasmettere il moto rotatorio da un organo ad un altro possono essere impiegati diversi sistemi, ad esempio gli ingranaggi.

Essi impiegano delle corone circolari con dei denti, il contatto fra il dente di una corona e il dente dell'altra corona, trasmette la forza, che poi diventa una coppia perché i denti sono posti ad una distanza prefissata dal centro di rotazione.

Questa distanza corrisponde al raggio dell'ingranaggio, che definisce l'entità della coppia; infatti modificando i due raggi si ottengono diversi valori della coppia trasmessa: Se i due raggi delle ruote sono uguali, la coppia trasmessa sarà uguale, se il raggio della ruota motrice è minore del raggio della ruota condotta allora la coppia cresce in maniera proporzionale al rapporto r2/r1, con questo metodo si incrementa la coppia, però diminuisce la velocità che si può trasmettere, caso inverso succede se abbiamo la ruota motrice con un raggio maggiore della ruota condotta, in questo caso abbiamo che la coppia trasmessa sarà minore mentre la velocità sarà maggiore.

            

Curve caratteristiche di un Curve caratteristiche

motore commerciale di un motore da F1

Dal punto di vista fisico il lavoro,non è altroché il prodotto di una forza per uno spostamento.

Si definisce potenza il lavoro compiuto nell'unità di tempo. La potenza erogata dal motore non può essere fatta variare per mezzo di dispositivi come il cambio; quest'ultimo non è altro che un vero è proprio moltiplicatore di coppia.

Innestando una marcia bassa, si ottiene una coppia motrice più alta di quella prodotta dal motore, tutto questo a discapito della velocità di rotazione che è minore di quella dell'albero a gomiti, caso inverso succede innestando marce alte.

Nel motore la coppia è prodotta dalla forza, esercitata sul pistone dai gas presenti nel cilindro, applicato alla manovella dell'albero a gomiti.

Né la forza né la lunghezza della manovella sono costanti nel tempo, la forza varia in base alle fasi del ciclo, la lunghezza della manovella varia in funzione degli angoli che la biella assume durante la rotazione dell'albero motore, rispetto alla manovella e all'asse dei cilindri.

Nei motori automobilistici la coppia riferita ad un solo cilindro ha un andamento variabile e irregolare (valori negativi nella fase di compressione) e quindi ogni costruttore automobilistico preferisce avere almeno due cilindri. Per ogni motore la casa automobilistica indica la curva di coppia in funzione del regime di rotazione.

La misura viene fatta in appositi banchi a diversi regimi di rotazione, con la farfalla completamente aperta, in modo da ottenere in ogni condizione il massimo rendimento del motore (il motore va tenuto sotto carico).

La coppia massima corrisponde al regime in cui il motore riesce ad aspirare la maggior quantità di miscela fresca per ciascun ciclo, producendo la massima forza sul cielo del pistone.

Un altro dato fornito è la curva caratteristica della potenza anch'essa in funzione della velocità di rotazione.

Si può notare come tale curva tende a crescere anche quando la curva della coppia, oltre un certo numero di giri, tende a decrescere.

Ciò avviene perché all'aumentare del regime di rotazione, fino ad un determinato numero di giri ,il tempo in cui si svolge il ciclo si riduce in misura maggiore di quanto diminuisca il lavoro compiuto nel corso del ciclo stesso.

Incrementando ulteriormente il regime di rotazione, il lavoro prodotto si riduce drasticamente provocando una decisa flessione della curva di potenza.