Dissipatore viscoso

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Simbolo utilizzato per rappresentare un dissipatore viscoso.

Un dissipatore viscoso (o smorzatore viscoso) è un dispositivo meccanico che ha il compito di smorzare il moto ad esso impresso trasformandolo in attrito viscoso. La forza viscosa con cui il dissipatore risponde alla sollecitazione è proporzionale alla velocità[1] e ha verso opposto alla forza impressa, per cui la forza risultante è minore della forza che viene impartita al dispositivo e conseguentemente si ha un rallentamento del moto.

Tale dispositivo viene spesso utilizzato in accoppiamento con una molla.

Tipologie[modifica | modifica sorgente]

Esistono due tipologie di dissipatore viscoso: lineare e rotativo.

Le specifiche di un dissipatore viscoso lineare sono la corsa e il fattore di smorzamento.

Nel caso di un dissipatore viscoso lineare, il coefficiente di smorzamento è dato dal prodotto della forza per la velocità, mentre nel caso di un dissipatore viscoso rotativo il coefficiente di smorzamento è dato dal prodotto del momento torcente per la velocità angolare del fluido.

Un'altra tipologia di dissipatore viscoso è lo smorzatore a correnti parassite, il quale è costituito da un magnete posto all'interno di un tubo in materiale conduttore (ad esempio alluminio o rame).[2] Anche nel caso di uno smorzatore a correnti parassite, la forza viscosa prodotta è proporzionale alla velocità.[3][4][5][6]

Applicazioni[modifica | modifica sorgente]

Esempio di applicazione di un dissipatore viscoso per la chiusura di una porta.
Altro esempio di dissipatore viscoso: un ammortizzatore.

In molte applicazioni al dissipatore viscoso è associato un bypass meccanico "a senso unico" (ad esempio una valvola di non ritorno), in modo tale da permettere lo svolgimento del moto senza alcuna costrizione in un verso, mentre il dissipatore viscoso agisce nel verso opposto: un dispositivo di questo genere applicato ad una porta permette l'apertura rapida della porta (grazie al bypass) e una chiusura graduale (grazie al dissipatore viscoso). In questa maniera si evita che la porta venga "sbattuta" durante la chiusura.

I dissipatori viscosi vengono inoltre utilizzati nell'ambito dell'elettronica di consumo per rallentare l'apertura e/o la chiusura dei carrelli per l'inserimento di supporti di memorizzazione (ad esempio CD).

Il cilindro idraulico di un ammortizzatore è un altro esempio di dissipatore viscoso.

Nell'ambito dell'edilizia, i dissipatori viscosi vengono utilizzati per contrastare l'azione del vento sulle strutture.[7] Soluzioni di questo tipo sono state impiegate nella costruzione del World Trade Center di New York[8] e del Columbia Seafirst Tower di Seattle.[8]

Il dissipatore viscoso nei modelli viscoelastici[modifica | modifica sorgente]

Analogia meccanica del modello di Maxwell (a sinistra) e del modello di Kelvin-Voigt (a destra). Analogia meccanica del modello di Maxwell (a sinistra) e del modello di Kelvin-Voigt (a destra).
Analogia meccanica del modello di Maxwell (a sinistra) e del modello di Kelvin-Voigt (a destra).

Il concetto di dissipatore viscoso viene impiegato per la costruzione dei modelli per spiegare il comportamento reologico dei materiali viscoelastici.[9] Ad esempio nel modello di Maxwell il materiale è rappresentato da un dissipatore viscoso collegato in serie con una molla, mentre nel modello di Kelvin-Voigt il materiale è rappresentato da un dissipatore viscoso collegato in parallelo con una molla.

Il comportamento dei materiali viscoelastici è intermedio tra i materiali puramente viscosi e i materiali elastici, per cui il dissipatore viscoso è utilizzato per tenere conto dei contributi di tipo viscoso, mentre la molla è utilizzata per tenere conto dei contributi di tipo elastico.

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ Dashpot
  2. ^ http://www.pcm.unifi.it/Lavorisalerno/ART_161.pdf
  3. ^ Mike Plissi, Update on eddy-current damping experiments (PDF), Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO). URL consultato il 29 maggio 2010.
    «A magnet moving inside a non-magnetic conductive tube has its motion retarded. Retardation force is proportional to velocity of magnet- viscous damping.».
  4. ^ Sodano, Bae, Inman e Belvin, Improved Concept and Model of Eddy Current Damper (PDF) in Transactions of the American Society of Mechanical Engineers, vol. 128, giugno 2006, pp. 294–302.
    «This process of the generation and dissipation of eddy current causes the system to function as a viscous damper».
  5. ^ Starin e Neumeister, Eddy Current Damping Simulation and Modeling in Proceedings of the 9th European Space Mechanisms and Tribology Symposium, 19-21 September 2001, pp. 321–326. ISBN 92-9092-761-5.
    «One major advantage of ECD's is their linearity».
  6. ^ Henry A. Sodano, Development of Novel Eddy Current Dampers for the Suppression of Structural Vibrations (PDF), Virginia Polytechnic Institute and State University, 5 maggio 2005. URL consultato il 30 maggio 2010.
    «This damping force can be described as a viscous force due to the dependence on the velocity of the conductor.».
  7. ^ http://www.airesingegneria.it/ita/pubblicazioni/XX_CTA.pdf
  8. ^ a b http://www.diseg.unige.it/studenti/Dinamica_delle_Strutture_%28CI%29/5-3.pdf
  9. ^ http://www.dicea.unifi.it/~johannf/disp_5.pdf

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]