Perché il martinetto riesce a sollevare l'auto?

Questo articolo si concentra sul perché un martello idraulico riesca a sollevare un'auto, introduce i principi dell'uso dell'inclinazione per risparmiare energia e dell'autobloccaggio, spiega come i martelli idraulici meccanici generino una grande forza di sollevamento utilizzando l'inclinazione arrotolata a spirale in combinazione con il principio della leva, e fa riferimento ai martelli idraulici che utilizzano il principio della trasmissione idraulica, dimostrando che i principi di funzionamento dei diversi tipi di martelli idraulici sono fondamentalmente gli stessi.

Perché il martinetto riesce a sollevare l'auto?

Durante il viaggio, se l'auto ha una foratura, il conducente ferma il veicolo per cambiare la ruota, il che richiede di sollevare l'auto. Una piccola auto pesa circa 1 tonnellata, un camion pesa diverse tonnellate, e gli esseri umani non sono assolutamente in grado di sollevarli. Tuttavia, il conducente tira fuori un martinetto dal vano degli attrezzi dell'auto e solleva facilmente il veicolo. Ma come può un piccolo martinetto avere una forza così grande? Come funziona questo meccanismo?

Per sollevare un peso verticalmente, la forza applicata deve essere maggiore o uguale al peso del peso stesso. Tuttavia, spingere un peso su un piano inclinato richiede molto meno sforzo. Più piccolo è l'angolo di inclinazione del piano, minore è l'attrito tra il piano e il peso, e minore è la forza di spinta necessaria. Pertanto, quando si carica un camion con pesi pesanti, spesso si monta una rampa inclinata sul retro del camion, rendendo più facile spingere i carichi sul camion lungo la rampa. Ma se si spinge il peso su una rampa inclinata e si lascia andare, il peso scivolerà lungo la rampa? Non sarà uno spreco di sforzi? Se la rampa è abbastanza ripida, questa situazione è possibile. Tuttavia, se la rampa ha un'inclinazione più bassa, la componente del peso lungo la rampa è uguale all'attrito tra il peso e la rampa, e il peso non scivolerà senza alcuna forza di spinta. Questo fenomeno è noto come "autobloccaggio". Questo principio è spesso applicato nella vita quotidiana, ad esempio nella costruzione di pilastri nelle gallerie, utilizzando cune per sollevare la trave. Dopo aver inserito i cune sotto la trave, purché siano soddisfatte le condizioni di autobloccaggio, la trave non scivolerà lungo i cune.

La costruzione di rampe inclinate richiede molto spazio, e questo non è sempre disponibile nei siti di lavoro o nella vita quotidiana. Possiamo arrotolare la rampa attorno a un asse verticale, creando una superficie a spirale, che in realtà equivale a costruire una rampa inclinata in uno spazio ristretto, simile alle scale a spirale degli edifici. Le filettature che vediamo ogni giorno sono proprio questo tipo di superficie a spirale, anche se l'angolo di inclinazione della filettatura deve soddisfare le condizioni di autobloccaggio. Quando una vite ruota all'interno di una madriglia, in realtà si tratta di un oggetto che scivola su una rampa inclinata, ma la forza di spinta viene sostituita da un momento di coppia. La struttura del martinetto è simile a una rampa inclinata arrotolata. La sua base è una grande madriglia, e la barra di spinta è una vite. La barra di spinta è collegata a una lunga maniglia, sfruttando nuovamente il principio della leva nella fisica. Quando ruotiamo la maniglia ai due estremi, con un momento di coppia non troppo grande, la barra di spinta ruota e genera una grande forza di sollevamento, sollevando facilmente l'auto.

Esistono molti tipi diversi di martinetti, ma il principio di funzionamento è fondamentalmente lo stesso. C'è anche un martinetto idraulico, che utilizza il principio della trasmissione idraulica.