Ti sei mai messo nei panni di qualcuno che viveva migliaia di anni fa e ti sei chiesto come le persone vivessero molto tempo fa senza comodità e tecnologia moderne? Come sono stati costruiti gli edifici? Come faceva la gente ad andare in giro se non c’erano auto, carrozze o persino biciclette?
Immagina di dover trasportare materiali da costruzione, come pesanti lastre di roccia, da una cava di roccia al sito del tuo nuovo edificio, a chilometri di distanza. Come faresti senza un camion con ruote o anche un carrello rotolante? In qualche modo le persone lo hanno fatto senza l’aiuto di una ruota e di un asse per migliaia di anni!
Sebbene la ruota e l’asse siano spesso associati a primissimi umani o” uomini delle caverne”, è stato inventato relativamente di recente. Fu un’invenzione così complessa e stimolante che arrivò molto più tardi nel nostro tempo qui sulla Terra, durante un periodo della storia umana chiamato Età del bronzo.
Nessuno sa con certezza come sia stata inventata la ruota e l’asse, ma sappiamo che è stata inventata durante un periodo in cui gli esseri umani avevano già iniziato a costruire barche a vela e fondere leghe metalliche come il bronzo. Gli storici ritengono che la ruota e l’asse risalgano a oltre 5.500 anni fa e probabilmente si siano sviluppati per la prima volta in Medio Oriente o forse più a nord, nell’Europa orientale. È considerata una delle sei macchine semplici, insieme alla leva, alla puleggia, al piano inclinato, al cuneo e alla vite.
Riuscite a immaginare un mondo senza ruota e asse? Molti lavori sarebbero molto più difficili e il trasporto sarebbe certamente un aspetto molto diverso da quello che fa oggi. In molti modi pratici, la ruota e l’asse fanno girare il mondo (nessun gioco di parole!).
Alcuni potrebbero pensare che sia strano chiamare una ruota e un asse una macchina. In termini scientifici, però, una macchina è semplicemente qualcosa che rende una forza più grande. In altre parole, quando si applica una forza a una macchina, aumenta la dimensione della forza e applica quella forza maggiore da qualche altra parte.
Ad esempio, un martello è una macchina. Pensate al lavoro che fa spingendo un chiodo in un pezzo di legno. Potresti provare il più duramente possibile senza un martello, ma non saresti in grado di spingere un chiodo in un pezzo di legno a mani nude. Con un martello, tuttavia, sei in grado di toccare la testa del chiodo fino a quando non è saldamente incorporato nel legno.
Così come una ruota e un asse fanno una forza più grande? Pensa ad andare a fare la spesa. Riempi il carrello fino all’orlo e ruota fino alla corsia di checkout e alla fine alla tua auto. Ora pensa a quanta forza dovresti usare per spostare quel carrello se non avesse le ruote.
Riesci a immaginare di trascinarlo per terra attraverso il negozio e verso la tua auto? Le ruote moltiplicano la forza che si utilizza per spingere il carrello, riducendo l’attrito e aggiungendo leva lungo il percorso, per consentire di spostare un carico pesante abbastanza facilmente.
La ruota e l’asse possono anche moltiplicare la velocità e la distanza. Ad esempio, quando si guida una bicicletta, si applica forza all’asse. L’asse, a sua volta, trasferisce quella forza alla ruota collegata, che è molto più grande e consente di spostarsi più lontano e più velocemente di quanto si potrebbe semplicemente applicando forza all’asse da solo.
Altri esempi di ruota e assale includono manopole delle porte, cacciaviti, volanti e persino battitori d’uovo. Gli scienziati chiamano la quantità con cui una ruota e un asse moltiplica una forza il suo vantaggio meccanico. Il vantaggio meccanico di una ruota e di un asse può essere calcolato dividendo il raggio della ruota per il raggio dell’asse.
Ad esempio, se il raggio di una ruota è di 24 pollici e il raggio del suo asse è di quattro pollici, il suo vantaggio meccanico è 24 diviso per quattro o sei. Un vantaggio meccanico di sei significa che la ruota e l’asse moltiplica una forza sei volte o ti consente di eseguire un’attività utilizzando un sesto della forza di cui avresti altrimenti bisogno.