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IL TRENO

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IL TRENO

Gli attriti  che incontrano il carrello ferroviario e quello che va su strada:   L’attrito dell’aria è uguale per entrambi perché i veicoli hanno la stessa forma e si muovono alla stessa velocità.   

L’attrito delle ruote invece, è diverso:  Il carrello ferroviario  è più favorito perché le ruote hanno un piccolo punto di contatto  col binario.    Ecco perché i trasporti su rotaia costano meno:   l’attrito è così ridotto che serve  meno carburante o meno energia elettrica rispetto ai trasporti su gomma.

In Italia la storia delle ferrovie comincia verso il 1840; allora i tracciati erano molto brevi, di poche decine di Km.  La prima ferrovia italiana  fu costruita nel Regno di Napoli e il primo tratto ferroviario fu Napoli-Portici, inaugurato  nel 1839.              Le corse inaugurali furono tre:  la prima  coprì il percorso in  7 minuti, la seconda in 13  e la terza in 11.   Sul treno avevano preso posto  il re Ferdinando II ,  la regina Maria Teresa, la famiglia reale  e le autorità civili e militari.



Le due locomotive gemelle Bayard e Vesuvio  raggiunsero la velocità di 40 km  orari.              L’intera linea  Napoli-Portici-Nocera, a doppio binario, fu aperta nel 1844.

Le locomotive Bayard e Vesuvio furono costruite in Inghilterra e poi trasportate in Italia:  una copia funzionante , in dimensioni reali, è conservata a Milano al Museo della scienza e della tecnica.    Ha tre ruote (quella centrale più grande);   il posto per il macchinista è una piattaforma all’aperto senza cabina.    Alla locomotiva è agganciato un carro tender, un carrello che trasporta l’acqua e il carbone; quando la scorta è finita, la locomotiva si ferma in stazione per caricare acqua e carbone sul carrello.

Sezione della locomotiva:

FOCOLARE  -  CALDAIA  -  DUOMO  - CILINDRO – FUMAIOLO

- Il  Focolare è dove il fuochista butta il carbone.

- La Caldaia  è formata  da molti tubi paralleli dove circola l’acqua.  I fumi caldissimi che escono dalla caldaia lambiscono i tubi, trasformando l’acqua in  vapore.

-   Il  Duomo è una cupola che raccoglie il vapore che ha una forte pressione e da qui il vapore  viene avviato ai due cilindri  disposti ai due lati.

-         Il Cilindro è il motore vero e proprio.  Il vapore spinge il pistone avanti e indietro e mette in movimento la ruota centrale, che è la motrice.

-         Il Fumaiolo è dove viene scaricato all’esterno il vapore esausto,  abbastanza in alto perché non entri nelle carrozze.

Il  Convoglio Ferroviario --   Il treno è un mezzo di trasporto componibile,  formato da una locomotiva e da tanti veicoli agganciati tra loro:  si possono comporre un treno passeggeri, un treno merci, un treno postale.

LA LOCOMOTIVA.   Per trainare un convoglio va bene qualunque tipo di locomotiva,  è importante che sia potente e che abbia un notevole peso aderente.   Una locomotiva deve pesare parecchio, perché l’attrito tra ruote e binario   è piccolo:  inoltre deve avere tutte le ruote motrici per ripartire questo peso in modo uniforme.

Le locomotive possono essere elettriche o diesel.

- La locomotiva elettrica preleva la corrente dalla linea di alimentazione per mezzo di braccio articolato che è sul tetto;  tramite un circuito interno, la corrente arriva ai motori sistemati su ogni ruota.    I modelli più potenti pesano  100 tonnellate e sviluppano una potenza di 6000 kw.   L’elettrificazione però costa cara, ed è conveniente solo se la linea sopporta un traffico intenso.  L’alternativa più economica è la trazione  diesel.

-         La locomotiva diesel --  Oggi viene usato soprattutto il tipo  diesel-elettrico.  In questo caso la corrente viene generata con un motore diesel funzionante a gasolio, che mette in rotazione una dinamo.  Le ruote sono azionate da motori elettrici.

LE CARROZZE VIAGGIATORI  -- Una carrozza viaggiatori di seconda  classe  può ospitare circa 96 passeggeri, divisi in dodici

stimenti.

I CARRI MERCI--  Esistono carri  per ogni tipo di merce:

--Carri cisterna per benzina, gas liquidi, prodotti chimici.

--Carri chiusi per bestiame e merci varie

--Carri frigorifero per le merci deperibili

--Carri aperti per container, tronchi d’ albero, barre di acciaio, rotoli di lamiera

--Carri speciali con scarichi dal basso per carbone, ghiaia, minerali, cereali

--Carri a due piani per automobili

--Carri rinforzati per trasporti eccezionali

In Italia nel 1993 solo il 13 % delle merci ha viaggiato per ferrovia.   Per cercare di  far aumentare il trasporto tramite ferrovia  si sta dando impulso al trasporto intermodale che consiste nel caricare i camion diretti lontano su treni composti da speciali carri ribassati,

riducendo così l’inquinamento e il pericolo di incidenti stradali.

L’ALTA VELOCITA’  --  Le locomotive Stephenson in servizio nel 1830 sulla linea Livewrpool-Manchester, raggiungevano i 56 km  orari,  nel 1893 con la trazione a vapore si toccarono i 1811 km orari , mentre nel 1903 con l’energia elettrica si raggiunse la velocità di 210 km  orari.  Attualmente  in record di velocità appartiene al TGV  Atlantique francese  che in una corsa di prova ha toccato i  513 km o    ora.       Prima il Giappone e la Francia, ma ora anche l’Italia  hanno capito che  per battere la concorrenza di aerei a automobili  ci vogliono convogli moderni, rapidi e confortevoli.



--- Come funziona il pendolino ---    In Italia negli anni 1950 c’era il Settebello il treno di lusso che collegava Milano e Roma  che raggiungeva  i 180 km l’ora ; il suo corrispondente attuale è l’ETR 450 Pendolino.  E’ un elettrotreno molto all’avanguardia, capace di piegarsi in curva per contrastare gli effetti della forza centrifuga.

Lungo le curve i binari sono inclinati con una pendenza massima di 6 gradi,  infatti una rotaia è leggermente più in alto dell’altra, con un dislivello che può arrivare a 16 centimetri.

Un giroscopio installato sul Pendolino sente   la variazione del dislivello tra le rotaie, che indica la presenza della curva. Questa informazione viene trasmessa a un sistema di pistoni idraulici che attuano l'inclinazione del treno in modo graduale e confortevole.

In questo modo il Pendolino riesce a raggiungere una velocità di circa il 20 % superiore  rispetto a quella di un treno normale, senza essere sbalzato fuori dai binari.        Ora, oltre all’ETR 450 c’è anche l’ETR 460, il Pendolino della seconda generazione,

entrambi possono raggiungere la velocità di 250 km orari.

ACCANTO AL  MACCHINISTA ----  L’attenzione del macchinista è concentrata  sui segnali disposti lungo la linea ferroviaria.  A questi segnali ubbidisce senza discutere, accelerando o frenando a seconda dei casi.  I segnali più importanti sono  i  SEMAFORI DI BLOCCO AUTOMATICO, con la luce verde o rossa come quelli stradali.

La linea ferroviaria e divisa in segmenti, ognuno dei quali misura 2,4 km  (che diventano 5,4 km per le linee dove si può viaggiare a più di 200 km ora).  Questi segmenti sono chiamati SEZIONI DI BLOCCO,

con un semaforo nel punto di ingresso.    Quando entriamo in una sezione di blocco, le ruote fanno un ponte tra le rotaie e azionano il dispositivo che accende il rosso (via occupata) ;  quando l’ultima ruota del convoglio passa nella sezione di blocco  successiva, il ponte si interrompe e il semaforo torna verde (via libera) .  L’altra preoccupazione del macchinista è quella di fare l’ora, cioè di rispettare al minuto l’orario  su tutto il percorso.   Se incontra un semaforo rosso deve fermarsi, se ci sono lavori  in corso lungo la linea deve rallentare per poi recuperare il tempo perduto con un’andatura più veloce.  

LA  NAVE  ------   Una nave portacontainer  haa due sue caratteristiche importanti (i numeri si riferiscono  all’unità di misura di volume  Tonnellate di Stazza):

-STAZZA NETTA   19800  (misura della capacità di carico della nave)

-STAZZA LORDA   28500 (è uguale alla stazza netta più il volume degli altri spazi non destinati al carico)

---L’esterno---

LO SCAFO è l’elemento  principale della nave. È come un lungo guscio di forma caratteristica, verniciato in due colori.  La parte in rosso si chiama Carena e risulta completamente immersa quando la nave è a pieno carico, la sua sagoma è studiata per avanzare nell’acqua con la minima resistenza possibile.

IL CASSERO DI POPPA  è il grosso cubo bianco  appoggiato sullo scafo.  L’interno è diviso in sei livelli chiamati Ponti.  Quello più alto è riservato alla sala di comando . Sotto ci sono gli alloggi, l’infermeria, la mensa, ecc.

Il ponte di coperta è il piano superiore della nave e si estende da poppa a prua; qui vengono allineati parte dei container in triplice fila.

Il castello di  prua  serve per frangere i flutti quando il mare è molto mosso. 

---L’interno---   L’interno della nave è formato da una fitto reticolo di travi di acciaio, fasciato esternamente dalle lamiere dello scafo.  Questi elementi, saldati fra loro, formano una struttura capace di resistere alle forti pressioni interne(del carico) ed esterne (dell’acqua).

Il volume è diviso in tre zone:   La zona di poppa dove c’è il motore Diesel, collegato all’elica, che consente di mantenere una velocità di 35 Km orari con l’85% di carico.  Ci sono anche le installazioni ausiliarie: generatori elettrici, serbatoi di oli, carburanti, acqua potabile.     La seconda zona è la zona centrale  dove è sistemata la maggior parte del carico.        La terza zona è la zona di prua, dove ci sono le cisterne da riempire con acqua per il bilanciamento  della nave.

L’AEROO ---

Se osserviamo un aereo da vicino, noteremo che l’ala Non è piatta, ma è più curva di sopra e meno curva di sotto.   Questo  Profilo Alare è sufficiente per sostenere l’aereo.    Sull’ala agisce la stessa forza aerodinamica, dovuta al flusso d’aria che viene incontro all’aereo. 

DI SOPRA, DOVE L’ALA è più curva, il flusso scorre più velocemente; quindi c’è  meno aria e la  PRESSIONE E’MINORE.

Invece, sotto dove l’ala è meno curva, il flusso scorre più lentamente e quindi c’è più aria e la PRESSIONE E’ MAGGIORE.

Quando la forza dovuta alla pressione da sotto l’ala  diventa fortissima e cioè supera la forza causata dalla pressione da sopra l’ala  e anche il  peso di tutto l’aereo,  allora l’aereo subisce una spinta verso l’alto e decolla.    Questo fenomeno per il quale l’aereo riesce a sostenere il proprio peso si chiama –portanza—

Ciò che fa spostare l’aria è il    profilo dell’elica, che è più curva davanti e meno curva dietro. L’elica  è un’ ala  rotante: quando gira, le sue pale muovono l’aria velocemente all’indietro, ma ancora più velocemente la muovono in avanti.    Ogni pala subisce una forte pressione dietro di sé, che la spinge in avanti; così trascina tutto l’aereo.  Questo fenomeno, per il quale l’aereo riesce ad avanzare si chiama   --portanza dell’elica--.




UN AEREO DA TURISMO – Gli elementi principali sono:

La Fusoliera, che è un guscio metallico a forma di fuso che penetra nell’aria con la minima resistenza. All’interno c’è  lo spazio per il motore, per il pilota, per i passeggeri e i bagagli.

All’esterno sono inseriti gli organi di spinta (elica), di sostentamento (ala), di stabilizzazione (piani di coda) e di atterraggio (carrello).L’ala, sol suo profilo crea il fenomeno della portanza che sostiene l’aereo.

Sul bordo d’uscita sono incernierati gli  Alettoni e i Flap che hanno una sezione simile a quella del profilo alare.  Gli alettoni si muovono insieme e in senso inverso, così quando uno ruota verso l’alto, il secondo ruota verso il basso  di un angolo identico.  Questo movimento crea  portanza su una semiala e deportanza sull’altra, e permette di inclinare  l’aereo sull’asse trasversale.

I flap si muovono invece verso il basso.  Durante l’atterraggio il pilota li aziona  per far diminuira le velocità senza che l’aereo precipiti.

I piani di coda sono indispensabili per controllare il volo .  Gli  stabilizzatori orizzontali servono per non far capovolgere l’aereo.

La  deriva (stabilizzatore verticale) serve per  evitare l’oscillazione laterale dell’aereo.

Il carrello viene utilizzato durante le fasi di decollo e di atterraggio;  è dotato di ammortizzatori per attutire l’urto sulla pista quando l’aereo atterra.

Il motore è a scoppio e funziona a benzina: è compatto, leggero e molto potente.  Solitamente è a 4 o 6 cilindri con potenze da 150 a 350 CV. I motori stellari sono stati completamente  abbandonati.

L’AEREO COMMERCIALE--  Fra i Jet commerciali, il più famoso  è il  Boeing 747 (Jumbo) che trasporta oltre 500 persone alla velocità di circa 900 km ora.  Questi aerei sono composti dagli stessi elementi di un aereo da turismo.  Sono però più grandi e pesanti e la loro velocità è subsonica, cioè inferiore a quella del suono nell’aria.

L’AREO SUPERSONICO – Tutti gli aerei supersonici appartengono all’aviazione militare . I più veloci sono i caccia americani e russi che volano ad una velocità di 3000Km ora.   La resistenza dell’aria diventa fortissima, per cui serve una fusoliera più appuntita e motori potenti.

Servono anche ali a forma di triangolo

I TRASPORTI NELLO SPAZIO ------  L’involucro gassoso che avvolge la Terra è molto sottile.  Infatti il 50% dell’aria è concentrata nei primi  5,5 Km d’altezza.  A 500 km dalla superficie  terrestre le molecole gassose sono veramente poche.   Al di là c’è il vuoto e inizia un nuovo ambiente:  LO SPAZIO.

COME SI VA NELLO SPAZIO----  Per portare un oggetto nello spazio bisogna vincere due forze:   la prima è la forza di gravità che è causata dalla massa della Terra.  Più un corpo si allontana dalla Terra, più questa forza diminuisce.       La seconda forza è causata dall’attrito dell’aria. Dove c’è  molta aria un veicolo molto veloce incontra un attrito molto forte.  Salendo in quota, l’aria è più rarefatta e l’attrito diminuisce.  Nello spazio non c’è più aria e l’attrito scompa-re.   Ecco come funziona un  Razzo vettore che trasporta in orbita un satellite.  Quando parte brucia in pochi secondi molte tonnellate di propellente per sollevarsi di pochi metri.  Poi acquista velocità lentamente perché l’attrito dell’aria è forte.  Poi la velocità aumenta rapidamente fino a raggiungere la velocità di fuga dalla Terra ; a questo punto può lanciare in orbita il suo satellite su un’orbita bassa, oppure continua a salire  per lanciarlo su un’orbita più alta.

COME SI RESTA IN ORBITA--  La Luna è un satellite naturale della Terra, che ogni 28 giorni descrive un’orbita completa attorno al nostro pianeta.

La Luna non si allontana dalla Terra perchè viene attratta dalla forza di gravità del nostro pianeta: infatti essa è abbastanza vicina alla Terra.   Però non cade come un sasso perché non è ferma; in altre parole la  Forza Centrifuga dovuta alla sua velocità è uguale e contraria alla Forza di Gravità della Terra .   Questo perfetto equilibrio di forze la tiene in orbita da almeno 4 miliardi di anni.

Con i satelliti artificiali succede la stessa cosa, però per non cadere al suolo devono avere una velocità maggiore.   

LO SPACE SHUTTLE----  La navetta spaziale ha inaugurato nel 1981 una nuova era di trasporti nello spazio. Ogni navicella è progettata per andare nello spazio e tornare sulla Terra molte volte.

La navicella è un aereo grande come un DC9;  al momento del decollo essa è fissata su un serbatoio a forma di grosso sigaro, dove sono fissati anche due razzi   booster,  cioè coadiutori.   Il peso totale di questo sistema è di circa 2000  tonnellate.

LA CONQUISTA DELLO SPAZIO--- Le basi dell’astronautica furono poste dal tedesco H. Obert nel 1922.  Poi affidò la realizzazione pratica di un modello all’ingegnere Nebel, ma l’impresa fu un fallimento.  I primi successi furono ottenuti nel 1930  in Germania.  Gli esperimenti venivano condotti vicino a Berlino in un vecchio poligono abbandonato.  Fu qui che si mise in luce il giovane   Wernher von Braun che sarebbe divenuto l’artefice principale dello sviluppo dei razzi.   Nel 1932 von Braun accettò di lavorare nel laboratorio di ricerca dell’esercito e dopo due anni si laureò.   Egli continuò le sue ricerche e i suoi esperimenti  e si rese conto che il problema più difficile da risolvere  erano quella della stabilità e della guida del razzo.  Dopo alcuni lanci,  nel 1939  un razzo A-5 riuscì per la prima volta a deviare durante la salita, cosa indispensabile per poter descrivere una traiettoria balistica e colpire un obiettivo lontano.



LA GARA USA-URSS------   La gara iniziò alla fine degli anni 50:

n    nel 1957  l’Urss lanciò il primo satellite artificiale, lo Sputnik

n    nel 1958 gli Usa lanciarono il loro primo satellite , l’Explorer

n    nel 1961 l’Urss lancia il secondo satellite con a bordo  Yuri Gagarin

IL Primo Uomo Nello Spazio.--   

n     nel  1964 gli USA mandano attorno alla Luna il Ranger 7, che invia le prime fotografie ravvicinate del satellite.

--- Nel  1969  gli USA mandano il  PRIMO UOMO SULLA LUNA

     Neil Armstrong.

---  Nel 1981 gli USA lanciano la navetta spaziale  SPACE SHUTTLE.



 

 

    

 

 

  

 

  

 






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