— Q U E S T I O N: Come funzionano gli indicatori su auto e aerei? Il tachimetro continuerà a misurare accuratamente la velocità indipendentemente da quanto duramente lavora il motore, come un’auto che sale o scende da una collina. Com’è possibile? Come fa un aereo a misurare la sua velocità? Misura il flusso del vento sulle ali? Se sì, come fanno gli strumenti a compensare i venti trasversali? E come funziona un indicatore di assetto, nonostante le forze g che agiscono sull’aereo? – Drew U.
A N S W E R: Accidenti, Drew. Sono un sacco di domande. Ho contato sei punti interrogativi! Il fatto è che vengo pagato per la colonna, non per la domanda, quindi è un carico piuttosto grande per un solo Answer Geek in una sola settimana, soprattutto se si considera che c’è una festa importante da considerare e tutto il resto. Per non parlare del fatto che quando hai inviato la tua domanda, non hai spuntato la piccola casella che ti avrebbe permesso di fare una piccola donazione al sottoscritto per tutto lo sforzo. Ma allora nessuno lo fa mai.
D’altra parte, queste sono delle domande dannatamente belle che hai fatto. Se ci pensi, c’è un bel po’ in gioco la precisione di tutti quei quadranti e indicatori. La capacità di misurare accuratamente il tasso di avanzamento è piuttosto importante sia per la sicurezza dell’auto che dell’aereo.
Per esempio, si vuole sempre che il pilota abbia un’idea di quanto velocemente si stia muovendo l’aereo quando si sta arrivando per un atterraggio. E avere una lettura accurata della velocità del vostro veicolo è molto utile per evitare quelle fastidiose multe. Quindi ecco cosa farò, Drew. Da coscienzioso geek delle risposte quale sono, risponderò a tutte le tue domande, ma le dividerò a metà. Questa settimana ci occuperemo di auto; la prossima settimana, di aeroplani.
Tradurre i numeri
Cominciamo quindi con il fidato vecchio tachimetro, che ne dite? La velocità con cui la vostra auto sta viaggiando può effettivamente essere collegata a quanto duramente sta lavorando il vostro motore, e se state andando in salita o in discesa, ma questi fattori non hanno nulla a che fare con la misurazione del tasso di velocità. Invece, il tasso di rotazione di un albero di trasmissione è usato per determinare la velocità della vostra auto. Il trucco qui è tradurre quella rotazione nel suo equivalente in miglia all’ora.
Ecco come si fa nei tachimetri analogici – il tipo in cui un ago punta a un numero su un quadrante. Sull’albero motore c’è una vite senza fine, che è filettata come una vite. Quell’ingranaggio gira un ingranaggio dentellato che si trova a un’estremità del cavo del tachimetro. All’interno di quel cavo c’è un filo rotante che è azionato direttamente dalla rotazione dell’albero motore.
Ora all’altra estremità del filo nel cavo del tachimetro c’è un magnete. Questo magnete si trova all’interno di qualcosa chiamato “drag cup”, che è fatto di un metallo non magnetico, di solito alluminio. Il magnete gira mentre il filo ruota, creando un campo magnetico che costringe la coppa di trascinamento a girare nella stessa direzione. Attaccata alla coppa di trascinamento c’è un mandrino che si collega alla lancetta del tachimetro. Una molla a spirale sul mandrino serve a contrastare la rotazione della coppa di trascinamento.
Se si accelera, l’aumento del campo magnetico sposta la coppa di trascinamento più lontano; quando si rallenta, la molla tira indietro l’indicatore. L’intero sistema è calibrato in modo che la lancetta indichi la velocità corretta. Quando ci si ferma del tutto, la molla tira la lancetta fino a zero.
Il digitale funziona
I tachimetri digitali sono un po’ diversi. Un’auto con un tachimetro digitale usa un sensore di velocità, che di solito consiste in un magnete circondato da una bobina di filo, come il pickup di una chitarra elettrica. Il sensore è montato direttamente accanto a un ingranaggio della trasmissione, e quando l’ingranaggio gira, i suoi denti sfrecciano, interrompendo il campo magnetico sul sensore. Il processo è simile al modo in cui una corda vibrante attiva il pickup di una chitarra. Il movimento dell’ingranaggio produce una corrente elettrica che è direttamente proporzionale alla velocità di rotazione dell’ingranaggio. Un chip di computer elabora la corrente e la traduce in un numero che corrisponde alla velocità alla quale si sta viaggiando, in miglia o chilometri all’ora.
Capito? Bene. La prossima settimana vedremo come si determina la velocità dell’aria. In preparazione, Drew, potresti voler approfondire l’equazione di Bernoulli, perché per quanto odi farlo, penso che dovrò inserire un po’ di matematica per rendere tutto più chiaro.
Todd Campbell è uno scrittore e consulente Internet che vive a Seattle. The Answer Geek appare settimanalmente, di solito il giovedì.