PERCHÉ SI USANO I CUSCINETTI A SFERE?
I cuscinetti sono elementi meccanici che servono generalmente ad eliminare l'attrito tra diverse parti metalliche a contatto.
Essi possono essere di due tipi: «a strisciamento» e «a rotolamento».
Quelli a strisciamento possono constare di due punti, o «gusci», sistemati nel supporto con opportuni arresti che ne impediscono sia la rotazione sia lo spostamento assiale.
Di questo tipo, ad esempio, sono le «bronzine» che sopportano l'albero a gomito nei motori a scoppio.
Quelli «a rotolamento», comunemente chiamati «cuscinetti a sfere», sono formati da un anello esterno che di solito è legato ad una parte meccanica fissa e da un anello interno libero di girare, nel quale può essere introdotto un albero motore. Nello spazio esistente tra i due anelli prendono posto delle sfere o dei rulli che rotolano entro corsie opportunamente create negli anelli stessi. Le sfere ed i rulli non si toccano: anzi per mantenerli equidistanti, sono stati collocati in apposite gabbie di forma anulare.
Alla base del funzionamento dei cuscinetti sta, oltre alla precisione delle corsie e delle gabbie, una perfetta lubrificazione che consenta un agevole scorrimento delle sfere o dei rulli nelle apposite corsie scavate negli anelli.
I cuscinetti possono essere costruiti in vari metalli, a seconda dell'uso al quale sono destinati. I materiali più utilizzati sono la ghisa per basse velocità e non troppo elevate pressioni, il bronzo, il «metallo bianco» (leghe antifrizione) e qualche volta anche l'acciaio.
Esistono vari tipi di cuscinetto, nei quali vengono impiegate delle sfere o dei rulli cilindrici, ad una o due corone parallele.
È interessante ricordare i cuscinetti «reggispinta», atti a sopportare spinte assiali trasmesse da un albero in rotazione. Questi cuscinetti sono di solito a corona di rulli conici e vengono impiegati nei motori marini ad alta potenza.
La lavorazione di questi cuscinetti deve essere ad alta precisione: infatti la tolleranza massima ammessa nel diametro delle sfere o dei rulli è di due millesimi di millimetro.
Il montaggio deve essere particolarmente accurato e controllato con apposite apparecchiature: esso viene effettuato riscaldando in un bagno d'olio il cuscinetto a 80-90 gradi; quindi, infilatolo nell'albero a dolce sfregamento, viene fatto raffreddare. Questi cuscinetti, inoltre, debbono essere protetti dalla polvere e da altri corpi estranei che potrebbero comprometterne il perfetto funzionamento, per cui vengono alloggiati in particolari scatole dette a «tenuta».
Esistono anche cuscinetti detti «sigillati» perché l'involucro che li circonda è perfettamente stagno, anche all'acqua.
PERCHÉ LA MITRAGLIATRICE SPARA A RAFFICA?
Che cos'è una mitragliatrice? Una mitragliatrice non è altro che una moderna e tecnicamente più avanzata versione del vecchio fucile; essa è, cioè, uno strumento bellico che non si limita a sparare una sola pallottola o le poche contenute in un caricatore, ma in teoria una macchina che potrebbe sparare all'infinito una serie di colpi a cadenza assai rapida con effetti che si possono concentrare nel tempo e nello spazio voluti.
Abbiamo accennato al fucile come al precursore di questa efficiente ma terribile arma. Anticamente, cioè sin dalla sua prima comparsa alla fine del XIV secolo, esso si chiamava «archibugio».
Come funzionava un archibugio?
L'archibugio funzionava ad «avancarica»: si introduceva attraverso la parte anteriore della canna la palla o il proietto del peso di sessanta grammi circa; in un «baccinello», adattato alla parte posteriore della canna, veniva versata una presa di polvere pirica e quindi, per mezzo di un acciarino, si provocava l'esplosione della polvere che dava la spinta necessaria alla fuoriuscita del proietto.
È interessante sapere che questi fucili sparavano, se non pioveva, un colpo al minuto.
Dopo quattro secoli l'archibugio divenne fucile, grazie a tre fondamentali innovazioni: la rigatura della canna, il sistema di caricamento a retrocarica e la cartuccia a bossolo metallico.
Qual è la differenza tra avancarica e retrocarica? Abbiamo visto come nel vecchio archibugio la palla venisse inserita attraverso la parte anteriore della canna; nella retrocarica, invece, grazie all'invenzione del bossolo metallico e dell'otturatore, il sistema di caricamento è opposto: il proiettile viene immesso nel fucile attraverso la parte posteriore della canna. Qui, un apposito meccanismo facente parte dell'otturatore e chiamato, in relazione alla sua funzione, «percussore», batte per mezzo di una molla applicata al grilletto, sul fulminante posto alla base del bossolo che esplodendo, incendia la polvere il cui scoppio espelle il proiettile di piombo attraverso la canna.
La rigatura della canna, inoltre, dà una maggiore forza e precisione alla traiettoria del proiettile imprimendo ad esso un movimento elicoidale che gli consente una maggiore forza di penetrazione ed una velocità più elevata.
Un fucile così concepito già permetteva nella prima metà del XIX secolo un volume di fuoco di circa cinque colpi al minuto.
Nella seconda metà dello stesso secolo si hanno già i primi fucili a ripetizione i quali, in sintesi, sono gli stessi di cui abbiamo or ora parlato con in più un congegno che permette di accogliere in un serbatoio appositamente scavato nella cassa un certo numero di cartucce (caricatore); esse vengono spinte ad una ad una nella canna dal semplice movimento dell'otturatore. Aprendo l'otturatore viene espulso il bossolo del proiettile appena sparato; richiudendo l'otturatore, nella canna viene introdotto un nuovo colpo. Con questo sistema si otteneva già, nella guerra '14-'18 una rapidità di tiro pari a 15 colpi al minuto.
Ma con il passare degli anni e quindi con l'aumento delle esigenze in campo bellico, si arriva al fucile automatico. Come funziona un fucile automatico? Esso, detto più propriamente fucile a caricamento automatico, è fatto in modo che una parte dei gas prodotti dallo scoppio della polvere serva ad estrarre automaticamente il bossolo del colpo sparato predisponendo in brevissimo tempo l'inserimento del colpo successivo.
Il tiratore può così continuare a sparare fino allo esaurimento del caricatore.
La mitragliatrice non è altro che un fucile automatico il quale però non è solo a caricamento automatico ma ha la possibilità di sparare in continuazione fintantoché il tiratore tiene premuto il grilletto.
Perché avviene ciò? Perché premendo il grilletto si lascia libero il congegno di scatto del percussore che sfrutta, a seconda del tipo di mitragliatrice, ora la forza dei gas di recupero, ora l'energia prodotta dal corto rinculo dell'arma.
Oggi, una moderna mitragliatrice riesce a sparare circa 1500 colpi al minuto.
PERCHÉ L'ASCIUGACAPELLI PRODUCE UN GETTO D'ARIA CALDA?
Abbiamo visto in precedenza come un conduttore metallico attraversato dal la corrente si riscaldi fino all'incandescenza e produca luce e calore. Abbiamo anche passato in rassegna alcune applicazioni pratiche di questo principio fisico, quali, ad esempio, il ferro da stiro e la lampada ad incandescenza.
Anche l'apparecchio che usiamo per asciugare i capelli, noto con il nome di «phon», sfrutta lo stesso principio.
Com'è fatto un asciugacapelli?
È costituito da quattro parti fondamentali: un involucro, dalla caratteristica forma a revolver, in metallo o in plastica, una spina da inserire in una presa di corrente, una «resistenza» costituita da un filamento avvolto intorno a del materiale isolante (mica o porcellana) e un motorino elettrico provvisto di ventilatore.
Come funziona un asciugacapelli?
Inserita la spina nella presa di corrente, la forza motrice raggiunge la resistenza e la rende incandescente; il calore, però, tenderebbe a restare nell'interno dell'apparecchio e a disperdersi con lentezza: ed ecco che interviene il motorino elettrico che fa girare vorticosamente la ventola la quale aspira l'aria attraverso una griglia laterale dell'involucro e la convoglia verso il foro di uscita.
L'aria, passando attraverso la resistenza incandescente, si riscalda e può così essere indirizzata sui capelli bagnati, asciugandoli.
PERCHÉ LA POLVERE ENTRA NELL'ASPIRAPOLVERE?
Tutti sappiamo che cos'è un aspirapolvere e a che cosa serve: è un apparecchio che ha risolto per le massaie il fastidioso problema della polvere e grazie al quale è possibile pulire a fondo pavimenti, tappeti e così via e raggiungere i luoghi più inaccessibili. Qual'è il funzionamento dell'aspirapolvere?
Il suo funzionamento è, ancora una volta, legato all'utilizzazione del motore elettrico il quale, facendo girare velocemente un'elica, attira verso di sé una notevole massa d'aria determinando conseguentemente una depressione nel serbatoio con cui il motore stesso fa corpo. Al serbatoio, poi, viene avvitato un tubo flessibile alla cui estremità si possono applicare boccagli di varia forma, a seconda della particolare funzione da svolgere.
L'aria che entra nel boccaglio e nel tubo trascina, nel suo movimento ascensionale verso l'elica, polvere e corpi leggeri di piccole dimensioni che vengono convogliati in un contenitore a sacco opportunamente provvisto di filtro e quindi periodicamente eliminati.
L'aspirapolvere per uso domestico è leggero e maneggevole e non è certo il solo esistente: vi sono aspirapolvere grandissimi, usati nelle industrie, applicati a quelle macchine che, per le loro particolari lavorazioni, producono polvere. Pur essendo costituiti da impianti fissi e pur avendo dimensioni ragguardevoli, il principio del loro funzionamento è sostanzialmente lo stesso degli aspirapolvere casalinghi.