CAMMALIGHT

 

macchina teorica

 

Da molti secoli, studiosi e semplici appassionati, sono stati, e sono tutt’ora, impegnati nel tentativo di ottenere energia dalla forza di gravità.

 

Ma è possibile ottenere energia dalla forza di gravità?

 

La risposta è si!

 

Dimostreremo, nel corso di questa esposizione, come sia possibile ottenere energia dalla forza di gravità in osservanza alle leggi della fisica.

 

Ricordiamo che una delle più importanti leggi della fisica ci dice che l’energia non si crea ne si distrugge ma può essere trasformata.

 

Una massa che cade, e, quindi, sottoposta all’accelerazione della forza di gravità, produce energia cinetica che, come scritto in precedenza, può essere trasformata, ad esempio, in energia elettrica.

 

Osserviamo il disegno seguente.

 

Abbiamo tracciato un percorso di caduta di una massa qualsiasi dal punto A al punto B.

 

Per sfruttare il lavoro svolto dalla massa in caduta è necessario che l'energia cinetica generata sia sufficiente a riportare la massa al punto di partenza lasciandone ancora una parte disponibile per altri utilizzi.

 

Appare chiaro che riportare la massa al punto di partenza attraverso lo stesso percorso, anche in assenza di attriti, comporta l'impiego della stessa quantità di energia generata e, di conseguenza, non vi sarebbe alcuna possibilità di ottenere un qualsiasi residuo di energia.

 

Pertanto, per raggiungere il nostro scopo, dobbiamo necessariamente differenziare il percorso di discesa dal percorso di risalita.

 

 

Nel disegno seguente identifichiamo questo nuovo percorso da A a B attraverso una semicirconferenza.

 

Come possiamo osservare nel disegno seguente, in entrambi i casi, le masse partite dal punto A scendono alla stessa altezza, al punto B ma, nel secondo caso, attraverso un percorso più lungo.

 

 

Utilizzeremo quindi il percorso più breve, perpendicolare al suolo, per far risalire la massa da B a A mentre il percorso semicircolare sarà utilizzato per far scendere la massa da A a B.

 

Prima di procedere con l'esposizione occorre sottolineare che la fisica ci dice che la forza gravitazionale ha un'interessante proprietà: il lavoro da essa compiuto per portare un corpo da una quota più alta a una più bassa non dipende dal cammino percorso, ma soltanto dai punti iniziale e finale; una forza per la quale il lavoro non dipende dal particolare percorso seguito, ma solo dai suoi estremi, è detta forza conservativa.

 

Questa proprietà non è applicabile al nostro caso perché per riportare una massa alla quota iniziale utilizzeremo una seconda massa identica vincolata alla prima attraverso una macchina semplice: la leva.

 

 

 

La leva è una macchina semplice che tutti conosciamo ma alcune caratteristiche richiedono una osservazione più approfondita.

 

Osserviamo il disegno seguente.

 

Il disegno raffigura una leva, sospesa da terra attraverso il fulcro, in due diverse angolazioni, 45° e 90° con la massa di resistenza (MR) alla estremità del braccio di resistenza e la massa di potenza (MP) alla estremità del braccio di potenza.

 

La circonferenza tratteggiata, più piccola, rappresenta il percorso compiuto dalla massa di resistenza mentre la circonferenza a linea continua, più grande, il percorso compiuto dalla massa di potenza.

 

In questo caso, essendo il braccio della potenza più lungo del braccio della resistenza, la massa di potenza scenderà mentre la massa di resistenza salirà.

 

Nel disegno, inoltre, abbiamo proiettato, perpendicolarmente al suolo, i baricentri delle masse e il fulcro per ottenere una seconda misura della distanza dei baricentri dal fulcro.

 

Da qui in avanti, parlando della distanza della massa di resistenza e di potenza, dal fulcro, faremo riferimento alle misure ottenute con le proiezioni perpendicolari.

 

Posta a 100 unità la lunghezza del braccio di potenza e a 65 unità la lunghezza del braccio di resistenza possiamo osservare quanto segue:

 

-        la proporzione delle distanze proiettate perpendicolarmente sarà sempre costante seguendo il rapporto di 65/100;

-        posto a 1000 unità il peso delle masse, la differenza di “spinta”, operata dalla massa di potenza, sarà sempre di 350 unità, anch'essa quindi in rapporto di 65/100 in quanto per il calcolo della leva 650 unità sono necessarie ad equilibrare la spinta della massa resistente.

-        le masse, sottoposte alla forza di gravità, subiranno un'accelerazione costante, negativa la massa di resistenza, positiva la massa di potenza, ma sempre in proporzione di 65/100, la massa di resistenza, cioè, avrà una velocità minore rispetto alla massa di potenza in rapporto, appunto, di 65/100.

 

 

Poniamo adesso la distanza da A a B pari a 200 unità.

 

La scelta della misura del braccio della resistenza non è casuale, ma, rappresenta la soglia minima per ottenere una semicirconferenza la cui lunghezza sia appena maggiore della distanza che vogliamo coprire da B ad A.

 

Per quanto appena esposto possiamo affermare che una macchina in grado di convertire la forza di gravità in energia cinetica non può avere un rendimento superiore al 35%.

 

Un'altra interessante caratteristica della leva è che la sua azione può essere trasferita ad un'altra macchina, un'altra leva o un meccanismo ad ingranaggi, ad esempio, formando con questi ultimi  ulteriori macchine, più articolate, ma aventi inalterate tutte le peculiarità sopra descritte.

 

Osserviamo il prossimo disegno.

 

La macchina di sinistra è composta da 2 ingranaggi, sempre sospesi da terra, il cui raggio è uguale alla distanza del braccio di resistenza dal fulcro (vedi proiezione a destra), collegati tra loro da una catena di trasmissione e collegati, inoltre, sempre da una catena di trasmissione, ad un terzo ingranaggio, di uguali dimensioni, solidale alla leva di destra, il cui centro coincide con il fulcro.

 

L'azione di spinta della leva della macchina di destra, sempre con le proporzioni indicate prima, di 65/100, viene trasferita, grazie alla trasmissione, agli ingranaggi di sinistra, per cui la massa di spinta scende e la massa di resistenza sale.

 

La caratteristica principale di questa macchina è che gli ingranaggi sono a raggio variabile, da 0 a 65 unità di misura.

 

La costruzione di una macchina con una caratteristica simile sarebbe impegnativa da realizzare per qualsiasi progettista ed essendo utile solo ad una dimostrazione matematica ci limitiamo ad una sua descrizione puramente teorica.

A questo punto il funzionamento della macchina teorica dovrebbe essere intuitivo ma, per completezza espositiva, vedremo come la massa di potenza è in grado di sollevare la massa di resistenza dal punto più basso B ad oltre il punto più alto A e precisamente a 204,1 unità di misura.

 

 

 

 

Osserviamo il disegno seguente.

 

La massa di potenza si trova nel punto più alto A e la massa di resistenza si trova nel punto più basso B.

 

Gli ingranaggi hanno tutti raggio 0.

 

Osserviamo adesso il disegno seguente.

 

La massa di spinta, adesso, ha compiuto un percorso pari a 20° e gli ingranaggi, gradualmente, sono passati da un raggio di 0 unità ad un raggio di 22,23 unità, ricordando che questo raggio è in proporzione di 65/100 rispetto alla distanza del braccio di potenza dal fulcro (proiezione) che misura adesso 34,2 unità.

 

Il braccio di potenza ha quindi effettuato un percorso lineare di 34,88 unità di misura che in proporzione di 65/100 corrispondono ad un movimento lineare, di risalita, di 22,67 unità di misura del braccio di resistenza.

 

 

 

Il disegno seguente ci mostra la macchina quando il braccio di potenza ha compito un percorso di 90°.

 

La massa di potenza ha percorso 157 unità di misura mentre la massa di resistenza ne ha percorso 102,05 in altezza e gli ingranaggi hanno raggiunto gradualmente il raggio massimo di 65 unità di misura.

 

 

  

Osserviamo adesso, nel disegno seguente, la macchina, quando il braccio di potenza ha percorso 160°.

 

 

 

La massa di potenza ha percorso 279,1 unità di misura mentre la massa di resistenza ne ha percorso 181,42 in altezza e gli ingranaggi sono ritornati gradualmente ad un raggio di 22,23 unità di misura.

 

 

 

  

Il prossimo disegno ci mostra la macchina con il braccio di potenza che ha percorso 180°

 

La massa di potenza ha percorso 314 unità di misura mentre la massa di resistenza ne ha percorso 200,41 in altezza e gli ingranaggi hanno nuovamente raggio 0.

 

Abbiamo raggiunto e superato il punto A di inizio caduta della massa ricordando anche che la massa di spinta non ha esaurito tutta la sua energia cinetica ma, anzi, raggiunge il punto B, superandolo, grazie alla velocità imposta dall’accelerazione costante della forza di gravità operata sui 65/100 del peso della massa lungo l’intero tragitto dal punto A al punto B,

 

 

 

 

 

 

La cammalight sfrutta questo residuo di energia per funzionare.

 

La cammalight è un dispositivo, esclusivamente meccanico, che converte la forza di gravità in energia elettrica con un rendimento del 15% rispetto al 35% della macchina teorica a causa dei naturali attriti presenti nel meccanismo, seppur ridotti al minimo grazie all'adozione dei cuscinetti a sfera.

 

Un dispositivo cammalight del diametro di 4 metri monta 18 masse cilindriche del peso di 6500 kg ciascuna consentendo una produzione ininterrotta di oltre 300 Kw di energia elettrica.

 

Il disegno seguente ci mostra il modello matematico di riferimento della cammalight.

 

In una prossima esposizione presenteremo altre caratteristiche particolari della cammalight accennando brevemente alla storia che, lunga di secoli, ci ha portati fin qui.

 

Un particolare ringraziamento a quanti mi hanno sostenuto con passione e fiducia.

 

Rosario Cataudo