Alarm clock & Physics

In questo post verrà mostrato il funzionamento dello scappamento, sistema fondamentale nel funzionamento di una sveglia. Il compito dello scappamento è quello di restituire al sistema in oscillazione l’energia dispersa nel suo moto e nello stesso tempo di contare, attraverso un opportuno ruotismo il numero di oscillazioni effettuate.

[Il tipo di scappamento utilizzato nella sveglia analizzata prende il nome di scappamento libero a leva, inventato da Thomas Mudge intorno al 1755.

Per maggiori informazioni sulla storia di questo sistema consultare i seguenti siti:

http://it.wikipedia.org/wiki/Pendolo

http://en.wikipedia.org/wiki/Thomas_Mudge_(horologist)]

Lo scappamento si compone di quattro elementi:

Il suo funzionamento è rappresentato nelle figure che seguono, dove per facilitare la schematizzazione non è disegnata la spirale.

figura 1

La ruota dello scappamento ha un numero di denti con profilo particolare ed è soggetto a forza motrice in verso orario. Durante il movimento della ruota, il piolo d’uscita “b” della leva strisciando sul profilo del dente 2 imprime un impulso alla leva la quale trasmette, attraverso la forcella, l’impulso ricevuto al bottone del bilanciere, facendolo ruotare in verso antiorario.

Il piolo d’uscita “b” finisce la corsa di strisciamento sul profilo del dente 2 ed il bottone del bilanciere comincia a liberarsi dalla casa della forcella.

Il dente della ruota 2 si libera dal piolo della leva, il bottone del bilanciere si libera a sua volta dalla forcella e quindi il bilanciere effettua la sua rotazione libera, in senso antiorario, caricando la spirale. Con questo movimento la ruota dello scappamento è avanzata di un dente (il 2) e viene bloccata dal secondo piolo d’entrata “a” della leva che agisce sul dente 3.

figura 2

La spirale caricata di energia dal movimento del bilanciere inverte il moto di questo restituendo l’energia accumulata. Il bottone del bilanciere rientra all’interno della forcella della leva che, attraverso il movimento del piolo d’entrata della leva “a” sbollca la ruota dello scappamento.

Il piolo d’entrata “ a” della leva scivola sul piano del nuovo dente 3 della ruota la quale cede un nuovo impulso alla leva e quindi al bottone del bilanciere che prosegue la sua rotazione in senso orario.

Il bottone del bilanciere si svincola dalla forcella, permettendo al bilanciere di completare la sua rotazione libera orario svolgendo la spirale. La ruota dello scappamento avanza di un dente ed il piolo d’uscita “b” blocca l’avanzamento della ruota agendo sulla parete del dente 1.

Successivamente il bilanciere invertirà il suo modo, il bottone rientrerà nella forcella della leva, il piolo d’uscita “b” libererà il dente e l’oscillazione sarà completata. Il ripetersi si questa oscillazione ciclica permette di governare il movimento dell’organo regolatore dell’orologio.