William John Macquorn Rankine

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William John Macquorn Rankine

William John Macquorn Rankine (Edimburgo, 5 luglio 1820Glasgow, 24 dicembre 1872) è stato un ingegnere e fisico scozzese.

Contribuì a dare orientamento moderno alla Scienza delle costruzioni e all’ingegneria meccanica, sistemando su basi razionali le molte nozioni e norme di progetto evolutesi con la pratica. Notevoli sono i suoi studi sulla resistenza dei materiali specialmente per quel che concerne le sollecitazioni a fatica nel campo ferroviario, ma la sua fama è principalmente legata agli studi sulla termodinamica[1]. Particolare importanza riveste la sua teoria del ”masso illimitato”, fondamentale per la costruzione di muri di sostegno, e così pure le sue indagini sulle cause di rottura dei materiali da costruzione dove il suo nome è legato al Criterio di Rankine. In tal campo è anche ricordato per il metodo o formula di Rankine, per la determinazione del carico di sicurezza di un solido snello sollecitato a pressoflessione.

Dopo il 1840 si dedicò allo studio delle leggi della termodinamica compiendo importanti studi sui motori a vapore. Nel Manual of the Steam Engine (1859; Manuale della macchina a vapore) sviluppò analiticamente il complesso di trasformazioni del vapore nelle macchine termiche, stabilendone il ciclo termodinamico caratteristico detto, appunto Ciclo Rankine. A suo nome è dedicato anche il grado grado Rankine, unità di misura della temperatura.

In ambito fluidodinamico, studiò la modellizzazione dei vortici. In tale campo è anche ricordato con l'equazione di Rankine-Hugoniot, relativa al modello di un'onda d'urto ortogonale ad un flusso in entrata. Convinto sostenitore dell'energetica, svolse un ruolo assai importante nei dibattiti teorici della fisica della seconda metà dell’Ottocento, dove propose di assumere i principi della termodinamica come schema teorico generale per comprendere i fenomeni fisici.

A lui è dedicato anche un Cratere lunare.

Teorie[modifica | modifica sorgente]

Teoria del masso illimitato: Essa riguarda i materiali omogenei e privi di coesione, quali la ghiaia finissima o meglio ancora la sabbia asciutta. La spinta esercitata su di una parete verticale (immaginaria) di un prisma elementare viene ad essere compresa (pena lo scorrimento del prisma e quindi la frana de terreno) entro due valori (uno minimo l'altro massimo) corrispondenti alle possibilità di scorrimento verso il basso e verso l'alto (terreno inclinato rispetto all'orizzontale).

Formula di Rankine per il carico di punta: È valida per aste sottili caricate di punta, ad esempio pilastri molto snelli e sopportanti un notevole carico. Il carico critico, compatibile cn l'equilibrio della struttura è P = KA/(1 + cJ2), in cui K è il carico di sicurezza, A l'area della sezione, J il coefficiente di snellezza, c un coefficiente sperimentale.

Il Ciclo Rankine è uno dei migliori cicli realizzati per macchine a vapore, costituito da una compressione adiabatica ottenuta mediante una pompa per portare il liquido alla stessa pressione della caldaia, da un riscaldamento sino al punto d'ebollizione (in caldaia), da una evaporazione (isobara ed isotermica) da una espansione adiabatica (in cui viene compiuto il lavoro utile) ed infine da una condensazione. Per migliorarne il rendimento il ciclo Rankine è stato modificato introducendo dopo l'evaporazione un surriscaldamento del vapore.[2]

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ Grande Enciclopedia Universale Internazionale, G.E.U.I., 1973. Tutti i diritti riservati
  2. ^ Grande Enciclopedia Universale Internazionale, G.E.U.I., 1973. Tutti i diritti riservati

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

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