Prendi in considerazione la costruzione di un grattacielo. O anche solo una casa a due piani. Per raggiungere la cima sono necessarie grandi quantità di rocce pesanti e cemento. Non c’è gru elettrica. cosa fai?
In passato, la risposta era un sistema di carrucole. Non è carino. È stato estenuante. Ma ha funzionato. Alla maggior parte delle persone questo manca. Le moderne gru per autocarri utilizzano ancora esattamente lo stesso principio. Non è cambiato nel corso dei secoli.
La parola “puleggia” deriva dalla parola tedesca “Flaschenzug”. Quando lo vedi, potresti pensare a una bottiglia di vetro. non lo è. In questo caso la “bottiglia” (Flasche) è semplicemente l’alloggiamento di una o più ruote o rulli. Avvolgi la corda attorno a loro. questo è tutto. Forme geometriche semplici fanno il lavoro pesante.
La spiegazione della semplice puleggia
Diamo un’occhiata alle impostazioni di base. Immagina di avere due ruote.
Una ruota è fissata ad una trave sopra. Non si muove. L’altra ruota è allentata. Pende. Fissare un oggetto pesante come una roccia, una trave o una persona alle ruote inferiori allentate.
Ora prendi la corda. Legare un’estremità alla ruota superiore fissa. Tirare la fune verso il basso sotto la ruota libera e di nuovo sopra la ruota fissa. Dalla ruota superiore pende la corda. Questo è il posto dove tirare.
Puoi usare i muscoli per tirare. O un cavallo. O una mucca. O il motore. La fonte del potere non cambia i principi della fisica.
La matematica dello sforzo
È qui che diventa interessante. Diciamo che tiri giù la corda. Lo tiri esattamente per due metri. Questa distanza di visualizzazione è chiamata distanza di sforzo (originariamente Kraftweg ).
Quanto carico può sopportare?
1 metro.
Solo uno.
Perché? Perché la corda è piegata a metà tra le due ruote. La tensione nella corda sostiene il peso. Il carico è ripartito tra le due parti della fune. Pertanto per ogni aumento di 1 metro dovranno essere tirati 2 metri di corda.
Questo non è un bug. Questa è una caratteristica.
La regola d’oro della meccanica
Questo compromesso segue quella che i fisici chiamano la “Regola d’Oro della Meccanica”.
Le regole sono semplici. Non puoi ottenere nulla gratuitamente. Se vuoi ridurre la forza necessaria per sollevare, devi pagare una penalità di distanza.
Rinunci alla distanza per guadagnare forza.
Se tiri la fune il doppio della distanza del carico, sarà necessaria solo metà della forza per sollevare il carico. Se la pietra pesa 1000 chilogrammi, basta usare la forza equivalente a sollevare 500 chilogrammi. È ancora molto pesante. Ma può essere sollevato.
Senza questo vantaggio meccanico, molti lavori di costruzione sarebbero impossibili. Ci affidiamo a questa semplice disposizione di ruote e funi per spostare oggetti che altrimenti dovrebbero essere schiacciati. Questa non è magia. È solo geometria. E ancora oggi sostiene i nostri edifici.
