Possiamo definire macchina un qualsiasi dispositivo che:
ci aiuta a fare le cose più velocemente: ad esempio, fare un viaggio in bicicletta è più rapido che compierlo a piedi;
ci consente di compiere un lavoro con molto meno sforzo: ad esempio, con un badile possiamo scavare un buco nel terreno molto più facilmente di quanto potremmo fare a mani nude;
può fare un lavoro molto meglio: pensiamo, ad esempio, a quanto sarebbe complicato estrarre il tappo da una bottiglia senza l’uso di un cavatappi;
fa cose che non saremmo in grado di fare: non sappiamo volare, ma possiamo farlo con l’aiuto di una macchina chiamata aeroplano.
Le macchine si possono dividere in due tipologie, le macchine semplici e le macchine motrici:
le macchine semplici sono le macchine più elementari e antiche e sono la leva, il piano inclinato e la ruota;
le macchine motrici sono invece quelle macchine che trasformano in energia meccanica altre forme di energia e in questa categoria troviamo i mulini, la macchina a vapore e il motore a scoppio.
Le macchine motrici trasformano in energia meccanica altre forme di energia. I mulini ad acqua e i mulini a vento sono state le prime macchine utilizzate dall'uomo per avere a disposizione dell'energia ricavata dalla natura.
In particolare nei mulini ad acqua una ruota a pale è immersa nella corrente di un flusso d'acqua e viene messa in rotazione. L'energia prodotta veniva usata, ad esempio, per azionare una macina per il grano e ottenere la farina. Mentre nei mulini a vento è l'aria che investe le pale e le fa ruotare.
L’invenzione della macchina a vapore, avvenuta alla metà del XVIII secolo ad opera dell’inglese James Watt, è stata di importanza fondamentale per lo sviluppo industriale.
Alimentata a carbone, poteva fornire energia in qualunque luogo e in qualsiasi periodo dell’anno e aveva il pregio di fornire energia sotto forma di movimento rotatorio; quindi era facilmente sfruttabile dalle industrie per far muovere ruote, alberi e ingranaggi. Fu anche utilizzata nel settore dei trasporti, sia per la navigazione a vapore, sia per la ferrovia.
La macchina a vapore è un motore termico, che trasforma l’energia del calore in energia di movimento attraverso la dilatazione del vapore d’acqua.
Un breve video che mostra il funzionamento della macchina a vapore
Vediamo, per punti, come funziona la macchina a vapore. Per avere un maggiore riscontro con l'immagine in basso, i punti elencati di seguito corrispondono con i numeri presenti nell'immagine.
Un focolare, alimentato dal carbone, riscalda l'acqua contenuta in una caldaia e la trasforma in vapore;
Il vapore, molto caldo e sotto pressione, viene inviato in un cilindro dove scorre un pistone (o stantuffo). La pressione del vapore spinge il pistone su un lato e gli imprime un movimento rettilineo;
Il pistone è collegato a un meccanismo che trasforma il movimento rettilineo in movimento rotatorio (meccanismo biella-manovella);
Un altro meccanismo, il cassetto di distribuzione, fa in modo che il vapore agisca sulle due facce dello stantuffo. Il vapore, esaurito il suo compito, viene fatto raffreddare in un condensatore (macchina che provoca il passaggio dallo stato gassoso allo stato liquido) e l'acqua di condensazione ritorna alla caldaia.
Trovi le indicazioni di come si usano queste Web APP a questo link.
Tratto da:
G.Arduino, Hypertech, Lattes, 2020
G.Arduino, TecnoAPP, Lattes, 2018
Le immagini sono tratte dal sito https://www.tecnologiaduepuntozero.it/