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Coppia e potenza del motore in meccanica

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A forza di parlare di coppia e potenza del motore, ogni tanto ci viene il dubbio che non sia compreso il significato. Pertanto, un ripasso di tecnica automobilistica in fondo non fa mai male, dato che quello che per tanti lettori potrebbe sembrare ovvio, forse per altrettanti non lo è.

Motore MultiJet Fiat Spaccato
Motore MultiJet Fiat Spaccato

Tecnica automobilistica, coppia e potenza

La tecnica automobilistica è uno di quegli argomenti che, a volte, riesce a conciliare il sonno molto più di altri. Ed oggi pariamo proprio di tecnica automobilistica cercando di chiarire i dubbi in materia di coppia e di potenza con una spiegazione più chiara e semplice possibile.

Coppia e potenza di un motore

Cerchiamo di capire cosa rappresentando le 2 grandezze fisiche di coppia e potenza di un motore.
Iniziamo con il dire che la coppia rappresenta la capacità del motore di compiere uno sforzo, detto in altre parole esprime la sua forza, il suo vigore. La potenza indica invece la quantità di lavoro che riesce a compiere il motore in un tempo stabilito.

foto Ferrari da 400 cavalli vapore inseguita da cavalli
foto Ferrari da 400 cavalli vapore inseguita da cavalli

Coppia motrice spiegazione con esempio

Per spiegare cos’è la coppia proviamo a fare un esempio. Prendiamo un barattolo di conserva e provate ad aprirlo, esercitate una coppia di forze come quella che fa ruotare l’albero motore. Anche se i puristi diranno che quello operato dal pistone è un momento torcente, voi non dategli peso, altrimenti non ne usciamo più vivi.

Badate bene che anche se quel maledetto barattolo non si apre, voi comunque avete applicato una coppia di forze! In altre parole, anche se la forza necessaria a raggiungere lo scopo non è bastata, voi comunque l’avete esercitata.

lavoro definizione ed esempio in fisica
Lavoro definizione ed esempio in fisica

Facciamo un altro esempio: se un uomo solleva un peso da terra fino a un metro d’altezza, allora ha compiuto un lavoro. Cioè ha impiegato una forza per compiere effettivamente uno spostamento.

Coppia motrice come lavoro

Ecco perché nella prima definizione data compare la frase: “la coppia rappresenta la capacità di compiere uno sforzo” e non “riesce a compiere lo sforzo necessario!”. L’esempio del barattolo può essere sostituito senza colpo ferire con quello dei pedali della bicicletta.

Quest’ultimo ha sicuramente più affinità con il motore, perché i pedali potrebbero essere i pistoni, che esercitano una forza ad una certa distanza (braccio) dall’asse di rotazione. Però il barattolo a volte non lo apri, mentre è quasi impossibile che facendo forza sui pedali, la bicicletta non si muova!

Coppia esempio barattolo e bicicletta
Coppia esempio barattolo e bicicletta

Soltanto quando l’azione viene portata a termine con successo si può parlare di lavoro. Quindi se la forza applicata risulta sufficiente a determinare uno spostamento, allora per mezzo della coppia abbiamo prodotto un “lavoro”.

Potenza in meccanica, spiegazione ed esempi

Per spiegare cos’è la potenza in meccanica, è necessario invece introdurre il concetto di tempo: è più potente l’uomo che riesce a spostare lo stesso peso dell’esempio precedente nel minor tempo possibile (oppure che a parità di tempo solleva più chili).

Ricapitoliamo: mentre la coppia esprime il vigore, anche se non si concretizza in un’azione compiuta, la potenza può essere valutata esclusivamente se un “lavoro” viene effettivamente portato a termine.
Ecco che abbiamo messo un po’ d’ordine nei concetti senza proferire formula!

potenza definizione ed esempio
Potenza definizione ed esempio

Vediamo di “aggirare” le definizioni entrando nel merito di quello che ci compete: i motori. La potenza non è altri che una forza per una velocità, se guardate la formula che la esprime, vi accorgete che in effetti la potenza è la coppia per il numero di giri del motore.

Comprendere i concetti di coppia e di potenza

Per comprendere meglio i concetti di coppia e di potenza è d’obbligo fare un esempio concreto, che potete “toccare con mano” tutti i giorni. Quando usate il cambio non fate altro che variare la coppia motrice alle ruote, privilegiando a seconda dei casi la velocità di marcia o il vigore della spinta!

Potenza significato e relativo disegno
Potenza significato in meccanica e relativo disegno

Infatti il cambio non è altri che un moltiplicatore di coppia, che si avvale di una serie d’ingranaggi per raggiungere lo scopo. Il motore riesce ad erogare una determinata coppia e potenza che più o meno coincide con quella disponibile (a parte le perdite per attriti) con il quarto rapporto inserito (anche se nella quasi totalità dei casi quest’ultimo è un po’ più lungo del rapporto diretto).

Concetto di potenza erogata dal motore

La potenza erogata dal motore è sempre la stessa con ogni rapporto, mentre la coppia e le velocità raggiungibili variano a seconda della marcia inserita. Con il primo rapporto si può disporre della massima coppia, ma la velocità che si può raggiungere è la più bassa.

esempio riduzione coppia motrice in rapporto alle marce del cambio
Esempio riduzione coppia motrice in rapporto alle marce del cambio

Man mano che si sale con le marce si può disporre di meno forza, sviluppando però una maggiore velocità. La potenza alla ruota è in ogni caso sempre la medesima, ma è importante notare come l’auto riesca a vincere ogni tipo di resistenza (salite, vento ecc.) quando dispone di una buona dose di coppia ottenuta con i rapporti inferiori.

Potenza e curva della coppia di un motore

Guardando un grafico della potenza di un motore si riesce a comprenderne abbastanza bene il “carattere”. Ci sono quelli che hanno una curva di coppia abbastanza piatta ed estesa, quelli che invece presentano un picco e poi scendono con l’aumentare dei giri, ecc.

confronto grafico potenza e coppia motore diesel e benzina
Confronto grafico potenza e coppia tra motore diesel e benzina

Anche guardando nel grafico potenza motore l’inclinazione della curva di potenza o la distanza tra i due picchi di coppia e di potenza, si riesce a capire quanto un motore è “corsaiolo” o meno. Divertitevi pure a “leggere” i grafici e confrontarli, perché può risultare utile anche quando vi troverete a dover fare delle scelte.

Ad esempio ci sono vetture dello stesso modello che dispongono di potenze comparabili ma che sono spinte da motorizzazioni diverse: benzina o turbodiesel. Anche il peso di solito è più o meno lo stesso, ma il vigore del diesel, scaturito da un’erogazione della coppia sempre superiore, permette di ottenere le massime prestazioni con più facilità, in modo più ripetitivo e su ogni tipo di percorso.

Questa maggiore “disponibilità” a collaborare in ogni frangente si ha proprio perché è il vigore della spinta a fare la differenza quando si dispone di pari cavalleria!

Se sei arrivato qui in fondo dovresti aver compreso i cavalli di coppia e potenza. Nel caso avessi ancora qualche dubbio ti invitiamo a guardare questo video di Emanuele Sabatino sulla coppia e potenza.

Coppia e Potenza!

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Unità misura Coppia e Potenza

UNITA’ MISURA COPPIA L’unità di misura della coppia è il N·m (newtonmetro) o kgm (chilogrammetro); il kgm è 9,81 N·m.

UNITA’ MISURA POTENZA L’unità di misura della potenza è il watt ed equivale a 1 joule al secondo (1 J/s) mentre 1 CV e equivale a circa 735,5 W.

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