Engineering
Pressa a ginocchiera
Spingi il ginocchio con qualche centinaio di newton e guarda crescere la forza della pressa mentre le bielle si raddrizzano. Sull’acciaio il ginocchio si ferma poco prima del punto morto; spingi più forte, o pressa del legno, e il ginocchio supera il punto morto e si blocca – spegni l’attuatore e la pressa tiene ancora.
Cosa succede
Due bielle da 0,5 m pendono dal perno superiore: quella in alto arriva al ginocchio, quella in basso va dal ginocchio allo slittone, che scorre in guide verticali sopra un provino la cui faccia superiore si trova a una certa distanza al di sopra del punto più basso dello slittone. Lo stelo di un attuatore spinge il ginocchio lateralmente verso la retta che passa per il perno superiore e lo slittone. Man mano che le bielle si raddrizzano, la stessa spinta preme sempre più forte: con le bielle a θ dalla retta, il provino riceve S = F/(2·tan θ) più i pesi dello slittone e di una biella.
Sull’acciaio (k = 5·10⁶ N/m) a 2 mm sopra il punto più basso dello slittone, 300 N fermano il ginocchio a 3,0° con 3,07 kN sul provino, un vantaggio meccanico di 10; con 10 mm di distanza si ferma a 8,0° con 1,29 kN. Da 471 N in su il ginocchio supera il punto morto fino alla sua battuta, 2° oltre, e la pressa si blocca: spegni l’attuatore e l’acciaio porta ancora 6,95 kN. Con il legno, più tenero, bastano 300 N per portare il ginocchio direttamente oltre. Il lavoro dell’attuatore si ritrova come energia elastica del provino e come energia potenziale dello slittone e delle bielle.
Modello: bielle, slittone e stelo rigidi, collegati da giunti rotoidali e da una cava; il provino è una molla smorzata; l’attuatore spinge a velocità impostata con una forza limitata. Niente attrito.
Da provare
Pressa l’acciaio con 300 N e leggi la forza della pressa. Porta la spinta oltre 470 N: il ginocchio scatta oltre il punto morto e si blocca; spegni l’attuatore.
Equazioni del modulo
Equazioni y_ram = T − 2L·cos θ S = F/(2·tan θ) + (m_ram + m_link)·g S = k·δ W_F = k·δ²/2 + ΔE_p
