Area 03
Cinematica
Come si muovono i meccanismi: ingranaggi, aste e camme
La cinematica descrive il movimento: posizioni, traiettorie e velocità. Mostra come un movimento può trasformarsi in un altro.
Che cosa imparerai
- Come gli ingranaggi cambiano velocità e direzione
- Come un rapporto di trasmissione scambia velocità con forza
- Come i leveraggi trasformano una rotazione in un movimento avanti e indietro
- Come seguire la traiettoria di un punto in movimento
Esempi di esperimenti
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Accoppia un ingranaggio piccolo a uno grande e conta i giri di ciascuno.
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Costruisci un meccanismo biella-manovella e guarda il pistone muoversi.
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Cambia la lunghezza di un’asta e osserva come cambia la sua traiettoria.
Cose che puoi costruire
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Un sistema di ingranaggi per un argano lento e potente
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Un pistone mosso da una manovella
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Il meccanismo di un tergicristallo
Questi esempi mostrano il tipo di lavoro che si fa in quest’area. Le lezioni pubblicate potrebbero essere diverse.
Prova un piccolo modello
Questi piccoli modelli funzionano direttamente nel tuo browser e continuano a funzionare offline una volta caricata la pagina. Sono modelli didattici semplificati, non il motore di simulazione di MEKALUMI.
Suggerimento: trascina l’ingranaggio di sinistra per farlo girare a mano.
Treno di ingranaggi
Cambia il numero di denti di ciascun ingranaggio. Osserva come cambiano la velocità e la forza di rotazione.
- Rapporto di trasmissione
- 1 : 2
- Velocità di uscita
- 15 giri/min · 2× più lento
- Forza di rotazione
- × 2
- Senso di rotazione
- Opposto a quello del motore
Quando un ingranaggio piccolo ne fa girare uno grande, quello grande gira più lentamente ma con più forza. Argani, biciclette e orologi sfruttano questa idea.
Modello: ingranaggi ideali, senza attrito né slittamento. Velocità del motore: 30 giri/min.
Che cosa semplifica la simulazione
- La cinematica studia il movimento, spesso senza chiedersi quali forze lo causino.
- Si suppone che i componenti si incastrino perfettamente, senza spazi né gioco.
Ogni simulazione semplifica la realtà. Capire in che modo lo fa è parte dello studio dell’ingegneria.
Collegamenti con le materie scolastiche
Matematica (geometria e rapporti), fisica, tecnologia e progettazione
Collegamenti con le altre aree
La cinematica si basa sulla meccanica ed è essenziale per la robotica.
Buono a sapersi
Sulla bicicletta, la catena e le ruote dentate di dimensioni diverse scambiano velocità con forza quando pedali in salita.