Roată

O roată este un obiect circular capabil să se rotească în jurul unei axe centrale . Având în vedere aplicațiile sale multiple, de la mecanică la hidraulică sau transport , este considerată una dintre cele mai revoluționare invenții din istoria și progresul umanității.

Istorie

Istoria roții

Roată cu spițe datând din 2000 î.Hr. expusă la Muzeul Național al Iranului din Teheran

Roți moderne pentru autovehicule, cu sisteme de frânare.
În stânga unei motociclete, în dreapta unei mașini mici.

În general, se presupune că utilizarea roții a fost precedată de cea a saniei; mai târziu am început să rostogolim greutăți pe trunchiurile copacilor.

Potrivit cărturarilor ^{[ care anume? ]} roata a fost inventată în Mesopotamia antică (de către sumerieni ) în 2000 î.Hr. pentru fabricarea ceramicii. Incasii și alte culturi occidentale par să fi abordat conceptul de roată, care apare în unele jucării din piatră, dar fără a-l folosi similar cu cel modern. Se pare că roata nu era cunoscută în Africa subsahariană și Australia înainte de contactul cu restul lumii.

În lumea nouă , deși nu au dezvoltat corect roata, olmecii și alte culturi americane par să se fi apropiat de ea, dovadă fiind descoperirea unei jucării pentru copii care datează din 1500 de ani î.Hr. ^[1] Se crede că primul obstacol în calea utilizării pe scară largă a roții a fost lipsa animalelor domestice mari care ar putea fi folosite pentru a trage carele: bizonul american este greu de îmblânzit și calul, prezent până la 12.000 de ani În urmă, a dispărut rapid în urma vânătorii efectuate de oameni abia ajunși pe noul continent. ^[2] Singurul animal care a fost domesticit în Lumea Nouă a fost lama , care nu s-a răspândit dincolo de Anzi, până în momentul sosirii lui Columb.

În concluzie, invenția a fost posibilă numai în acele zone, cum ar fi Mesopotamia și China, unde animalele sălbatice mari și mijlocii au fost domesticite , singurele capabile să asigure forța motrice necesară vagoanelor.

Invenția datează din aceeași epocă neolitică ca și alte invenții care au dat naștere epocii bronzului . Aceasta implică o perioadă de câteva milenii care urmează invenției agriculturii , când roata nu era cunoscută.

Cele mai vechi roți erau simple discuri de lemn cu o gaură în mijloc pentru ax ca cele descrise în Stindardul din Ur ( secolul 25 î.Hr. ). În frescele egiptene există roți raze ; alte exemple de roți cu spițe sunt prezente în Siberia în cultura Andronovo din secolul XX î.Hr. În primul mileniu î.Hr. celții au înconjurat roata de lemn cu un cerc de fier, făcând un model de roată încă în uz în secolul al XX-lea .

Mecanică

Roțile sunt utilizate în combinație cu axele, la care roata poate fi integrată și poate primi mișcare sau se poate roti liber în raport cu axa prin intermediul rulmenților . Reducerea rezistenței la avansare oferită de roată se datorează faptului că disipațiile datorate fricțiunii glisante sunt limitate la zona de contact dintre roată și axă: în plus, pârghia constituită de roata cu punct de sprijin în centru reduce viteza de alunecare și, prin urmare, forța de frecare, cu atât diametrul roții este mai mare.

Exemple:

Pentru un obiect cu o masă de 100 kg (corespunzând la o greutate de aproximativ 981 N ) remorcat de 10 m pe o suprafață cu μ = 0,5, munca necesară pentru a câștiga A este 981 x 10 x 0,5 = 4 905 J.
Să luăm în considerare același obiect montat pe patru roți. Presupunând că diametrul fiecărei roți este de un metru și diametrul axului este de 50 mm, raportul pârghiei este de 0,05. Presupunând un coeficient de frecare între suprafețele μ = 0,1 (mai bine deoarece rulmentul roții este conceput pentru a reduce frecarea) avem: 981 × 0,05 × 0,1 × 10 = 49 J.

În realitate, o altă pierdere de energie se datorează deformărilor pe care le suferă roata în contact cu solul. Această pierdere este deosebit de mică la roțile de tren rigide.

Cinematică

Viteza de rulare Componente carteziene

Mișcarea asociată cu avansarea și rotația unei roți rulează . Cu excepția axei de rotație, fiecare punct al roții trasează o curbă cicloidă . Pentru o roată de rază r , componentele carteziene ale vitezei V _x și V _y pot fi obținute în funcție de unghiul de rotație considerând mișcarea de rulare ca suma a două mișcări pure: una de glisare și una de rotație.

$Vx={\phi \over t}*r-{\phi \over t}*r*cos(\phi )$ ${\ displaystyle Vx = {\ phi \ over t} * r - {\ phi \ over t} * r * cos (\ phi)}$ ${\ displaystyle Vx = {\ phi \ over t} * r - {\ phi \ over t} * r * cos (\ phi)}$

$Vy={\phi \over t}*r*sin(\phi )$ ${\ displaystyle Vy = {\ phi \ over t} * r * sin (\ phi)}$ ${\ displaystyle Vy = {\ phi \ over t} * r * sin (\ phi)}$

$Vt={\sqrt {Vx^{2}+Vy^{2}}}$ ${\ displaystyle Vt = {\ sqrt {Vx ^ {2} + Vy ^ {2}}}}$ ${\ displaystyle Vt = {\ sqrt {Vx ^ {2} + Vy ^ {2}}}}$

Componentele carteziene accelerează rotirea rotii cercului interior

La rulare, punctele dintre axa de rotație și circumferința roții trasează o curbă cicloidă scurtată. Având în vedere o roată de rază r care are un cerc de rază h concentric și integral cu axa de rotație, în mod similar cu cicloida obișnuită, componentele carteziene ale vitezei cercului V ' _x și V' _y pot fi obținute în funcție de unghiul de rotație din următoarele ecuații.

$V'x={\phi \over t}*r-{\phi \over t}*h*cos(\phi )$ ${\ displaystyle V'x = {\ phi \ over t} * r - {\ phi \ over t} * h * cos (\ phi)}$ ${\ displaystyle V'x = {\ phi \ over t} * r - {\ phi \ over t} * h * cos (\ phi)}$

$V'y={\phi \over t}*h*sin(\phi )$ ${\ displaystyle V'y = {\ phi \ over t} * h * sin (\ phi)}$ ${\ displaystyle V'y = {\ phi \ over t} * h * sin (\ phi)}$

$V't={\sqrt {V'x^{2}+V'y^{2}}}$ ${\ displaystyle V't = {\ sqrt {V'x ^ {2} + V'y ^ {2}}}}$ ${\ displaystyle V't = {\ sqrt {V'x ^ {2} + V'y ^ {2}}}}$

Utilizare

Roți duble ale unui camion

Roata a fost o invenție importantă nu numai pentru transport, ci și pentru progresul tehnologic în general. De fapt, există tipuri de roți, cum ar fi roata de apă , roțile dințate , volanta , roata olarului , fulia și roata de rotație , care nu sunt conectate direct la utilizarea în transport.

În afară de vagon , roabă și monociclu , toate vehiculele cu roți au o roată din față și una din spate cu tracțiune care poate fi aplicată uneia sau ambelor.

Pe lângă faptul că este simplă, roata poate fi înfrățită, adică cuplată la o roată egală pe aceeași parte, pentru a crește sarcina pe osie și / sau a reduce presiunea pe sol.

Inovații

În ultimii ani, roțile au fost produse și prezentate în diferite configurații, inclusiv ultima din 2010 a firmei franceze Osmos wheel , ^{[ fără sursă ]} unde aveți doar cea mai periferică parte a jantei care este montată pe un lagăr de dimensiuni foarte mari, care din partea exterioară este fixată pe roată, din partea cea mai interioară este legată de sistemul de suspensie al vehiculului.

Același subiect în detaliu: Rim § PCD .

Roată de rezervă

Roată mică a unei mașini

Roata de rezervă este o roată suplimentară, utilizată numai pentru înlocuirea în cazul unei perforări a unei anvelope a roților utilizate în mod normal. Acesta poate fi:

roată normală : are aceleași măsuri ca roțile utilizate în mod normal;
roată mică : are dimensiuni mai compacte decât roțile utilizate în mod normal pe mașină (lățimea mai mică a benzii de rulare și canalul jantei mai îngust) și este identificată datorită vopselei diferite comparativ cu roțile pentru care este omologată (măsurile roții nu trebuie să fie prezent pe certificatul de înregistrare) și în cele mai recente modele și printr-o ștampilă cu viteza maximă scrisă pe acesta în cazul asamblării.
Dezavantajul acestei roți este rezistența mai mică a anvelopei și, dacă este utilizată roata motrică, munca mai mare realizată de diferențial datorită diferențelor de circumferință și, în consecință, în rotația dintre roți.

În unele cazuri, roata de rezervă este înlocuită de seturi de umflare și spumă, care etanșează scurgerile mici și permit umflarea anvelopei.

În stânga o roată de rezervă cu carcasă în portbagaj cu instrumentele pentru înlocuire (inclusiv o cheie cu șurub), în centru cheia cu șurub de roată în versiunea "L" (aluminiu în partea superioară de fier în partea de jos și centru), pe tasta transversală dreaptă

Roțile de rezervă sunt, în general, păstrate:

în portbagaj: carcasă tipică a mașinilor europene;
sub vehicul: carcasa tipică a vehiculelor americane;
pe hayon: tipic pentru unele vehicule de teren;
pe capota frontală: tipic pentru unele vehicule de teren;
lateral: carcasa tipică a primelor mașini și a unor motorete, inclusiv Piaggio Vespa și Innocenti Lambretta .

Notă

^ jurnal: Gordon F. Ekholm, Wheeled Toys in Mexico, American Antiquity, vol. = 11, 1945
^ Ben Singer, A brief history of the horse in America, Canadian Geographic Magazine, mai 2005 [1] Arhivat 19 august 2014 la Internet Archive .

Elemente conexe

Alte proiecte

Wikicitată conține citate pe roată
Wikționarul conține dicționarul lema « rotire »
Wikiversitatea conține resurse pe volan
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere pe volan

linkuri externe

Rotate , pe Treccani.it - Enciclopedii online , Institutul Enciclopediei Italiene .
( EN ) Rotate , pe Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
Rotate , în Treccani.it - Enciclopedii online , Institutul Enciclopediei Italiene.

Controlul autorității	Tezaur BNCF 25021 · GND (DE) 4176761-5 · NDL (EN, JA) 00.576.231

Portal de inginerie

Portalul de transport

[1] urnal: Gordon F. Ekholm, Wheeled Toys in Mexico, American Antiquity, vol. = 11, 1945

[2] Ben Singer, A brief history of the horse in America, Canadian Geographic Magazine, mai 2005 [1] Arhivat 19 august 2014 la Internet Archive .

[1]

[2]