la ruota

Le ruote sono usate in combinazione con gli assi, a cui la ruota può essere solidale e riceverne moto, oppure può girare liberamente rispetto all'asse per mezzo di cuscinetti.


La riduzione dell'attrito offerta dalla ruota è dovuta al fatto che l'attrito è limitato alla zona di contatto tra la ruota e l'asse, inoltre la leva costituita dalla ruota con fulcro nel centro riduce la velocità di sfregamento e quindi l'attrito quanto maggiore è il diametro della ruota.
Esempio:

• Un oggetto pesante 100 Kg (981 N) trainato per 10 m su una superficie con μ = 0,5, il lavoro
  

richiesto per vincere l'attrito è di 981 × 10 × 0,5 = 4905 .

• Consideriamo lo stesso oggetto montato su quattro ruote. Supponendo che il diametro di ogni ruota sia di un metro e il diametro dell'asse sia 50 mm, il rapporto della leva è pari a 0,5. Supponendo un coefficiente di attrito tra le superfici μ = 0,1 (migliore in quanto il cuscinetto della ruota è appositamente studiato per ridurre l'attrito) si ha: 981 × 0.5 × 0.1 × 10 = 490 J.
  

In realtà un'ulteriore perdita di energia è dovuta alle deformazioni che la ruota subisce a contatto con il suolo. Questa perdita è particolarmente bassa nelle ruote rigide dei treni.

Storia


Ruota a raggi risalente al 2000 a.C. esposta al Museo Nazionale dell'Iran, a Teheran

moderna ruota con sistemi di frenata

Secondo gli studiosi la ruota fu inventata nell'antica Mesopotamia nel V millennio a.C. probabilmente dalla tribù dei Ferdinini per la lavorazione di vasellame. Parallelamente è possibile che sia stata inventata anche in Cina intorno al 2800 a.C. . Gli Inca e altre culture occidentali sembrano essersi avvicinate al concetto di ruota, che appare in alcuni giocattoli in pietra, senza farne però un uso moderno. La ruota sembra non essere stata conosciuta nell'Africa sub-sahariana e in Australia prima del contatto con il resto del mondo. Probabilmente l'invenzione è stata possibile soltanto in quelle aree, come Mesopotamia e Cina, in cui sono stati domesticati animali selvatici di grossa e media taglia, i soli in grado di fornire la forza motrice.
L'invenzione si colloca nella stessa epoca neolitica a cui risalgono altre invenzioni che diedero origine a quella che è chiamata l'età del bronzo. Questo implica un periodo di alcuni millenni dopo l'epoca di invenzione dell'agricoltura, quando la ruota non era conosciuta.
Le prime ruote erano semplici dischi in legno con un foro in mezzo per l'asse. La prima ruota a raggi nota risale alla cultura Andronovo risalente al XX secolo a.C.. Questa innovazione permise di realizzare carri più leggeri e agili. Nel I millennio a.C. i Celti circondarono la ruota in legno con un cerchio di ferro, realizzando un modello di ruota ancora in uso nel XX secolo.
La ruota è stata un'invenzione importante non solo per i trasporti ma per il progresso tecnologico in generale. Altre applicazioni della ruota vanno infatti dalla ruota idraulica agli ingranaggi al volano.
Nel luglio 2001 il principio della ruota fu brevettato come "dispositivo circolare con funzione di trasporto" [1]. Il brevetto, depositato da John Keogh, un avvocato di Melbourne (Australia), aveva lo scopo dichiarato di dimostrare l'assurdità del moderno sistema brevettuale.