▷ Sistema meccanico

Questo articolo spiega cosa sono i sistemi meccanici. Quindi troverai il significato di sistema meccanico, esempi di sistemi meccanici e quali sono i diversi tipi di sistemi meccanici.

Cos’è un sistema meccanico?

Un sistema meccanico è un insieme di elementi meccanici che lavorano in modo coordinato per trasformare o trasmettere movimento o forza.

In altre parole, un sistema meccanico serve ad aumentare o diminuire un movimento oppure ad aumentare o diminuire una forza. I sistemi meccanici sono quindi molto utili per l’uomo, perché ci permettono di esercitare una grande forza o generare un movimento che richiede molta forza in modo confortevole.

Una delle caratteristiche dei sistemi meccanici è che possono essere facilmente abbinati ad altre tipologie di sistemi. Ad esempio, un sistema meccanico è solitamente collegato a un sistema elettrico per produrre il movimento di un motore elettrico.

I sistemi meccanici sono costituiti da diverse parti solide. Pertanto, ciascuna parte si muove sotto l’influenza di una forza, in modo che tutte le parti si combinino per far sì che il sistema meccanico svolga una funzione specifica.

Esempi di sistemi meccanici

Una volta vista la definizione di sistema meccanico, di seguito vengono riportati alcuni esempi di sistemi meccanici per comprendere meglio il concetto.

Sistema biella-manovella : sistema meccanico utilizzato per trasformare un movimento lineare in un movimento circolare e viceversa.
Sistema Cam-Follower : sistema meccanico che converte un movimento rotatorio in un movimento lineare oscillatorio.
Sistema a vite senza fine : sistema meccanico utilizzato per trasmettere un movimento rotatorio tra due assi perpendicolari.
Sistema pignone e cremagliera : sistema meccanico reversibile che permette di passare dal movimento circolare al movimento lineare.
Sistema di ingranaggi : sistema meccanico utilizzato per trasmettere il movimento circolare da un ingranaggio all’altro.
Sistema di pulegge : sistema meccanico formato da un insieme di pulegge che si combinano efficacemente in modo che la forza necessaria per sollevare un carico sia inferiore.

Parti di un sistema meccanico

Un sistema meccanico è costituito dalle seguenti parti o elementi:

Blocco motore (o blocco ingresso) : è la parte del sistema meccanico che riceve la forza motrice e quindi avvia il movimento dell’intero sistema. Tipicamente questo componente del sistema meccanico è collegato ad un motore elettrico, in modo che il motore fornisca il movimento iniziale del sistema meccanico.
Blocco trasmettitore : è la parte del sistema meccanico che riceve il movimento del blocco motore e lo trasforma. Allo stesso modo è responsabile della trasmissione del movimento al blocco di uscita.
Blocco ricevente (o blocco di uscita) : è la parte del sistema meccanico che riceve il movimento e la forza dal blocco di trasmissione ed è responsabile dell’applicazione del lavoro meccanico in uscita. Pertanto, questo componente o insieme di elementi svolge la funzione principale del sistema meccanico.

Se analizziamo l’esempio del sistema meccanico della bicicletta, i pedali sono l’unità motrice che riceve la forza esercitata dalle gambe. Successivamente, i pedali trasmettono il movimento rotatorio al meccanismo della bicicletta, che costituisce il blocco di trasmissione. Infine, il meccanismo aumenta il valore della forza e la trasmette alle ruote, che sono il blocco di uscita, e quindi la bicicletta avanza.

Tipologie di sistemi meccanici

I sistemi meccanici possono essere classificati nelle seguenti tipologie in base alla loro funzione:

Sistema di trasmissione lineare meccanica – Un tipo di sistema meccanico che trasmette il movimento lineare. In genere, questi tipi di sistemi meccanici vengono utilizzati per aumentare o ridurre la forza in ingresso.
Sistema meccanico a trasmissione circolare : tipologia di sistema meccanico che trasmette il moto circolare. Questi sistemi meccanici vengono utilizzati per aumentare o ridurre la velocità di rotazione di un albero.
Sistema di trasformazione del movimento meccanico : un tipo di sistema meccanico che trasforma il movimento in ingresso in un altro tipo di movimento. Questi tipi di sistemi meccanici sono molto utili perché permettono di passare dal movimento circolare al movimento lineare o viceversa.

➤ Vedi: Tipi di meccanismi

Vantaggio meccanico di un sistema meccanico

Il vantaggio meccanico è una misura che indica il fattore per il quale viene moltiplicata la forza applicata a un sistema meccanico. In altre parole, il vantaggio meccanico è un parametro caratteristico di un sistema meccanico che esprime il grado di amplificazione di una forza utilizzando tale sistema.

La formula per calcolare il vantaggio meccanico di un sistema meccanico è:

$VM=\cfrac{F_s}{F_e}$

Il vantaggio meccanico di un sistema meccanico può anche essere calcolato dividendo la velocità della forza applicata per la velocità con cui si muove il carico. Allo stesso modo, questa espressione equivale anche allo spostamento del punto della forza applicata diviso per lo spostamento del carico:

$VM=\cfrac{F_s}{F_e}=\cfrac{v_e}{v_s}=\cfrac{d_e}{d_s}$

Oro:

$VM$

è il vantaggio meccanico.
$F_s$

è la forza di uscita.
$F_e$

è la forza in ingresso.
$v_e$

è la velocità di ingresso.
$v_s$

è la velocità di uscita.
$d_e$

è la distanza percorsa dall’ingresso.
$d_s$

è la distanza percorsa dall’output.

Se invece vogliamo trasmettere un momento anziché una forza, il vantaggio meccanico si calcola dividendo il momento in uscita per il momento in ingresso. Ad esempio, il vantaggio meccanico dei sistemi di ingranaggi è misurato dal rapporto del momento trasmesso.

$VM=\cfrac{M_s}{M_e}=\cfrac{\omega_e}{\omega_s}$