Engineering
Meccanismo rettilineo di Watt
Fai oscillare la leva sinistra e osserva la penna al centro della biella: entro ±15° resta a una frazione di millimetro dalla retta tracciata col righello, poi se ne allontana curvando. Sposta un supporto o cambia le aste e confronta la traiettoria; spingi di traverso alla retta e vedrai che il motore sente la spinta solo lontano dal centro.
Cosa succede
Due leve da 0,7 m ruotano su supporti fissi e puntano l’una verso l’altra; una biella da 0,35 m ne unisce le estremità. La penna nel punto medio M della biella si muove quasi esattamente in linea retta, di traverso alle leve: con la leva sinistra a 10° ha percorso 122 mm lungo la retta e se ne scosta di 0,06 mm, a 20° sono 245 mm e 2,1 mm, e più in là la traiettoria si incurva e si allontana. La catena chiusa si blocca dove la biella si allinea con la leva destra, qui a +29,3° e −57,4°; il servo si ferma 2° prima. Niente guida M lungo la retta – la sua traiettoria è ciò che gli lasciano i quattro perni.
Spingi su M di traverso alla retta. Quando le leve sono orizzontali, portano la spinta dritta nei supporti, metà ciascuno, e il motore non sente nulla; a 15° deve reggere la coppia F·∂M_u/∂θ₁, 0,91 N·m per 100 N. Sposta il supporto destro di 2 cm e la retta si inclina e s’incurva: 2,4 mm entro ±20°.
Modello: leve e biella rigide su quattro giunti rotoidali, risolti insieme a ogni passo; un servo con limite di coppia aziona il perno della leva sinistra. Niente attrito o elasticità.
Da provare
Fai oscillare la leva di ±20° e leggi la deviazione. Poi ferma la leva vicino a 15° e spingi di traverso alla retta: compare la coppia del motore.
Equazioni del modulo
Equazioni A = P₁ + a·e(θ₁), B = P₂ − a·e(θ₂), |A − B| = c M = (A + B)/2 τ = −F·∂M_u/∂θ₁ F₁ = F₂ = F/2 (θ₁ = 0)
