Anteprima Estratta dall' Appunto di Fisica
meccanica
Università : Università degli studi Catania
Facoltà : Agraria
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L' Appunto
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om
APPUNTI DI MECCANICA AGRARIA
e.c
Parte prima
rib
Elementi di Meccanica Applicata e di Macchine
AB
Ct
Prof. Giampaolo Schillaci
Argomenti:
Capitolo I - Unità di misura e cenni di fisica
Capitolo II - Macchine – Forza - Rendimenti
Capitolo III - Organi di trasmissione del moto
Capitolo IV - Motori termici
ANNO ACCADEMICO 2101-2011
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Dip. GeSA- CT Sez. Meccanica – A.A. 2010-2011- Meccanica Agraria - file PartePrima 20.01.06-Rev2-IV11
Prof. Giampaolo Schillaci - mob. 320.4328344 - [email protected]
INDICE
pag. 2/47
INDICE
CAPITOLO I .................................................................................................................................................................... 4
UNITÀ DI MISURA E CENNI DI FISICA.................................................................................................................... 4
GRANDEZZE FISICHE E UNITÀ DI MISURA....................................................................................................... 4
AB
Ct
rib
e.c
om
Lunghezza.................................................................................................................................................................. 5
Tempo........................................................................................................................................................................ 5
Velocità. (v)............................................................................................................................................................... 5
Accelerazione. ........................................................................................................................................................... 6
Radiante .................................................................................................................................................................... 6
Velocità angolare...................................................................................................................................................... 6
Periodo...................................................................................................................................................................... 6
Frequenza e velocità di rotazione n. ......................................................................................................................... 7
Relazioni fra velocità angolare e n ........................................................................................................................... 7
Forza ......................................................................................................................................................................... 7
Massa ........................................................................................................................................................................ 8
Peso........................................................................................................................................................................... 8
Pressione................................................................................................................................................................... 9
Esercizio.................................................................................................................................................................... 9
Impulso di una forza e Quantità di moto................................................................................................................. 10
Massa volumica o densità assoluta......................................................................................................................... 10
Peso specifico assoluto. .......................................................................................................................................... 10
Peso specifico assoluto e massa volumica. ............................................................................................................. 10
Massa lineica. ......................................................................................................................................................... 10
Momento di una forza. ............................................................................................................................................ 10
Lavoro di una coppia. ............................................................................................................................................. 10
Potenza di una coppia............................................................................................................................................. 10
Lavoro ..................................................................................................................................................................... 11
Potenza.................................................................................................................................................................... 11
Equivalenza fra kW e CV ........................................................................................................................................ 12
Esercizio: ................................................................................................................................................................ 12
Energia.................................................................................................................................................................... 13
Equivalenza fra J e kWh.......................................................................................................................................... 13
Calore ..................................................................................................................................................................... 13
Relazione fra calore e lavoro .................................................................................................................................. 13
Equivalenza fra J e kgm .......................................................................................................................................... 14
Equivalenza fra kWh e kcal..................................................................................................................................... 14
Relazione fra quantità di combustibile, calore – lavoro ......................................................................................... 14
Somma delle energie elettrica e termica ................................................................................................................. 14
CAPITOLOII.................................................................................................................................................................. 15
MACCHINE – FORZE – RENDIMENTI.................................................................................................................... 15
FORZE RESISTENTI ............................................................................................................................................... 15
RENDIMENTO......................................................................................................................................................... 15
TRASMISSIONE DEL MOTO E RENDIMENTI.................................................................................................... 16
LE RESISTENZE PASSIVE..................................................................................................................................... 18
I PERNI ..................................................................................................................................................................... 20
CAPITOLO III ............................................................................................................................................................... 21
ORGANI DI TRASMISSIONE DEL MOTO .............................................................................................................. 21
RUOTE DI FRIZIONE ............................................................................................................................................. 23
RUOTE DENTATE .................................................................................................................................................. 23
I GIUNTI ................................................................................................................................................................... 24
CINGHIE................................................................................................................................................................... 24
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INDICE
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CATENE ................................................................................................................................................................... 25
GIUNTI RIGIDI ........................................................................................................................................................ 26
GIUNTO CARDANICO ........................................................................................................................................... 26
DOPPIO GIUNTO CARDANICO............................................................................................................................ 26
GIUNTO DI OLDHAM ............................................................................................................................................ 27
LA FRIZIONE........................................................................................................................................................... 27
DIFFERENZIALE..................................................................................................................................................... 28
IL CAMBIO .............................................................................................................................................................. 29
PARALLELOGRAMMA ARTICOLATO ............................................................................................................... 31
BILANCIERE ........................................................................................................................................................... 31
MANOVELLISMO DI SPINTA............................................................................................................................... 31
CATENA CINEMATICA DI UNA MACCHINA A RUOTE ................................................................................ 33
CATENA CINEMATICA DI UNA MACCHINA A CINGOLI .............................................................................. 33
VEICOLO A TRASMISSIONE IDRAULICA ......................................................................................................... 34
om
VEICOLO A TRASMISSIONE ELETTRICA ......................................................................................................... 34
CAPITOLO IV ............................................................................................................................................................... 35
e.c
MOTORI TERMICI ...................................................................................................................................................... 35
MOTORI PER LA LOCOMOZIONE....................................................................................................................... 36
rib
CICLI DEL MOTORE ENDOTERMICO ................................................................................................................ 36
TEMPI (O FASI) DEL MOTORE ENDOTERMICO............................................................................................... 37
Ct
ELEMENTI DI UN MOTORE ................................................................................................................................. 38
AB
TRASFORMAZIONI DI ENERGIA E RENDIMENTI ........................................................................................... 39
MOTORI ASPIRATI - MOTORI COMPRESSI - SOVRALIMENTAZIONE ........................................................ 41
REGIME DI ROTAZIONE E VALORE ASSUNTO DAI RENDIMENTI ............................................................. 41
PRODUZIONE DI COPPIA E DI POTENZA.......................................................................................................... 42
CURVE CARATTERISTICHE DEI MOTORI TERMICI....................................................................................... 43
CURVE CARATTERISTICHE E FUNZIONAMENTO DEL MOTORE ............................................................... 44
COMPORTAMENTO DEL MOTORE E VALORI DEI 3 RENDIMENTI............................................................. 45
ELASTICITA DI UN MOTORE .............................................................................................................................. 45
VALUTAZIONE E SCELTA DI UN MOTORE...................................................................................................... 46
POTENZA MASSIMA DEL MOTORE E POTENZA DI ESERCIZIO .................................................................. 47
REGIME DI GIRI DEL MOTORE E DELLA PDP ................................................................................................. 47
CO-GENERAZIONE ................................................................................................................................................ 47
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Capitolo I - Unità di misura e cenni di fisica
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CAPITOLO I
UNITÀ DI MISURA E CENNI DI FISICA
Leggimi
Per comprendere concetti e informazioni pratiche relativi alla Meccanica Agraria in maniera tale
da poterli trasformare in competenze indispensabili per un qualificato lavoro professionale, è
necessario riprendere le Unità di Misura e nel contempo rivedere alcuni concetti di Fisica ad esse
legati. Gli appunti che seguono ed in particolare alcune definizioni in essi contenute sono
om
strettamente mirati agli aspetti più applicativi della Meccanica Agraria e non pretendono perciò di
essere rigorosi come potrebbe esserlo un manuale di Fisica.
e.c
Grandezze Fisiche e Unità di Misura
rib
Una grandezza fisica è rappresentata da tutto ciò che è suscettibile di aumento o diminuzione e,
dunque, di misurazione: spazio, tempo, massa, peso, etc.
AB
Le grandezze possono essere:
Ct
Fondamentali
Secondarie (ricavabili dalle fondamentali)
Nel Sistema MKS si prendono a riferimento tre grandezze FONDAMENTALI, a ciascuna delle
quali corrisponde la propria unità di misura; esse sono:
1) Lunghezza
2) Massa
3) Tempo
[m]
[kg]
[s]
Esempi di grandezze derivate: la velocità, la forza, etc.
La misura di una grandezza è il rapporto fra la grandezza ed un'altra, della stessa specie, assunta
come unità. Perciò, la misura della grandezza sarà un multiplo o un sottomultiplo dell’unità di
misura prescelta. Se l’unità di misura dello spazio è il metro, la scrivania sulla quale studiamo potrà
per esempio misurare 1,53 metri.
Il campione è la riproduzione materiale dell’unità di misura. Per esempio, il campione materiale del
metro è conservato a Sevres.
Per effettuare e rappresentare misure di grandezze si ricorre ai Sistemi di Misura. Ancora
correntemente utilizzato nella vita di tutti i giorni il Sistema Tecnico. Nel S. T. le unità di misura
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Capitolo I - Unità di misura e cenni di fisica
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utilizzate derivano da convenzioni, per esempio la pressione è misurata in bar (una forza di 1 kg che
insiste su 1 cm quadrato) o, ancora, in atmosfere, la velocità in metri al secondo, ma anche in
chilometri orari; la potenza (di frequente impiego in Meccanica Agraria) è espressa in cavalli.
I sistemi di misura assoluti sono quelli che fanno derivare le unità di misura di qualsiasi specie di
grandezza fisica da alcune unità fondamentali scelte arbitrariamente, indipendenti l’una dall’altra e
NON variabili né col tempo né col luogo.
Il sistema assoluto comunemente adottato è il Sistema Giorgi o Sistema Internazionale (S.I.),
proposto dal prof. Giovanni Giorgi nel 1901 e approvato dalla CEI (Commissione Elettrotecnica
Internazionale) nel 1935 ed entrato in vigore dal 1° gennaio 1948.
Il S.I. raggiunge l’obiettivo di semplificare le misure perché adottato a livello internazionale ed
om
anche perché le misure di tutte le grandezze vengono riportate ad una unica unità di misura per
ciascuna grandezza. Infatti, nel S.I. lo spazio sarà misurato in metri e le unità derivate utilizzeranno
il metro: la velocità, perciò, sarà espressa in metri al secondo, la pressione sarà espressa dal
Ct
rib
e.c
rapporto fra la forza unitaria (1 N, si legge un newton) che insiste su una superficie di un metro
quadrato.
Sono ammessi multipli e sottomultipli in ragione di 1000, perciò scompaiono, per esempio, quintali
(q) e centimetri, e al loro posto ci si potrà esprimere in tonnellate (t) e millimetri.
In merito alle unità di misura vigono precise regole di scrittura che debbono essere adottate con
rigore. Per esempio, NON deve essere messo il punto dopo un simbolo, proprio in quanto si tratta di
AB
simboli e non di abbreviazioni; in caso di frazioni si dovrà utilizzare la linea di frazione orizzontale
e MAI inclinata (la forma “/” è permessa SOLO nei libri a stampa, per comodità grafica). Si ricorda
anche che, in una espressione, i fattori, i coefficienti, le lettere precedono i numeri; e che il segno di
uguale e le eventuali linee di frazione debbono giacere su una stessa retta orizzontale (in questa
dispensa non sempre ciò accade, per difficoltà nell’uso del programma di scrittura).
Lunghezza.
L’unità di misura è il metro. In origine, venne definito come 1/40.000.000 dell'equatore terrestre, ma dal 1983 venne
ridefinito come la distanza percorsa dalla luce nel vuoto in un intervallo di tempo pari a 1/299.792.458 di secondo.
Tempo.
L’unità di misura è il secondo. In origine, venne definito in termini di rotazione terrestre, come 1/86.400 del giorno
solare medio. Dal 1967 è definito come la durata di 9.192.631.770 periodi della radiazione corrispondente alla
transizione tra due livelli iperfini dello stato fondamentale dell'atomo di cesio-133.
Velocità. (v).
La velocità media è il rapporto fra lo spazio ed il tempo impiegato a percorrerlo.
V=
Spazio
Tempo
ovvero V =
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metro
sec ondo
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