Il baricentro, parte 2: Determinazione pratica del baricentro di un veicolo

Come spiegherebbe ogni bravo professore di fisica o di scienze, per trovare il baricentro di un qualsivoglia solido è necessario tenerlo in sospensione e avremo il baricentro in linea con la verticale passante per il punto di sospensione.

Non sempre è possibile appendere un autoveicolo, per cui dobbiamo escogitare un diverso sistema.

Per trovare la posizione del baricentro riguardo le coordinate X, Y, e Z del veicolo, ipotizzando di non avere nessun dato costruttivo e progettuale, dal quale si potrebbe calcolare l’incidenza dei vari componenti, dobbiamo pesare i suoi punti di appoggio. Si, esatto, mettere delle bilance sotto le ruote.

Per un autoveicolo si può procedere in due modi: pesare ogni singola ruota oppure pesare per coppia di ruote.

Per pesare ogni singoa ruota ci sono in commercio apposite bilance ma il loro costo è giustificato solo per chi tratta professionalmente come un team importante o un organizzatore di gare per controllare la regolarità dei veicoli.

Per un utilizzatore privato, un appassionato o chi vuole apportare modifiche con cognizione di causa possono bastare quattro bilance pesapersone da bagno. O anche solo una e vediamo come.

Ovviamente le comuni bilance pesapersone arrivano attorno ai 130 Kg e un autoveicolo ha normalmente più di 130 Kg per ruota. In questo caso utiliziamo le leve. Si pone un asse dove a metà appoggerà la ruota, ad un estremo appoggerà ad un punto fisso e all’altro estremo appoggerà sulla bilancia. In questo caso la bilancia registrerà un peso che è la metà di quello gravante sulla ruota che quindi potrà arrivare a misurare un peso fino a 260 Kg.

Se il peso dovesse essere superiore ai 260 Kg è possibile con lo stesso principio posare la ruota ad un terzo della lunghezza dell’asse in prossimità del punto di appoggio a terra e la bilancia peserà un terzo del peso gravante. Leggendo quindi la bilancia a 100 Kg avremo un peso sulla ruota di 300 Kg

Ovviamente il veicolo dovrà essere in piano, quindi o si usa una bilancia per ruota con altrettanti castelli che consentano la messa in piano o una sola bilancia e supporti di compensazione di pari altezza per le altre ruote.

L’utilizzo di bilance domestiche rispetto rispetto a bilance professionali e magari di solo una bilancia non dà, al alto pratico, differenze e imprecisioni non gestibili a ivello di preparazione domestica o di piccola officina meccanica.

Non si sta preparando un’astronave o uno strumento medicale altamente sofisticato. Si sta ottimizzando un veicolo preesistente o costruendo un prototipo artigianale.

Per gli altri scopi si studia ingegneria.

Una volta trovato il peso per ruota si sommano per asse e per crreggiata.

Ossia, si rilevano i pesi dall’asse anteriore, dell’asse posteriore, delle due ruote destre e delle due ruote sinistre.

Per i motoveicoli ovviamente valgono i pesi di ruota anteriore e ruota posteriore.

Passiamo ora al lato pratico e vediamo dove si troverà il baricentro lungo i reticoli X (per la lunghezza).

La formula sarà: Passo/(somma pesi asse anteriore+somma pesi asse posteriore)*somma pesi asse posteriore e avremo la distanza del baricentro dall’asse anteriore.

In modo simile per trovare la misura lungo i reticoli Y (larghezza).

La formula sarà: Carreggiata/(somma pesi carreggiata sinistra+somma pesi carreggiata destra)* somma pesi carreggiata sinistra per avere la distanza del baricentro dal lato destro verso il centro.

Siccome le carreggiate anteriore e posteriore sono differenti nella maggior parte dei veicoli è meglio fare due calcoli separati.

Sino qui abbiamo già un’idea di dove si trovi il baricentro ma per aumentare la nostra accuratezza di progettazione dobbiamo conoscere ancora la posizione in altezza del baricentro (reticolo Z).

Ora la cosa si fa un po’ più macchinosa ma non impossibile. Si tratterà però di sollevare un asse del veicolo (normalmente il più leggero) su di un piano e pesare l’asse a terra prendendo nota della variazione di peso rispetto al veicolo in piano.

Più il veicolo sarà sollevato maggiore sarà l’accuratezza della misura. Idealmente è buona una inclinazione di circa 30°.

Qua dobbiamo conoscere perciò di quanto alziamo l’asse e produrre un calcolo un po’ più complesso.

[(differenza di peso*passo)*radice quadrata di: (passo al quadrato – altezza ruota sollevata al quadrato)]/(peso totale*altezza ruota sollevata)

Il risultato sarà l’altezza del baricentro rispetto ai reticoli Z (non da terra).

Un sistema di pesata più semplice è la pesata per coppia di ruote.

Asse anteriore, asse posteriore, carreggiata destra e correggiata sinistra. Alle quali va aggiunta una pesata totale per bilanciare eventuali errori.

In questo caso l’operazione va eseguita presso una pesa pubblica, di quelle che si trovano in ogni comune sopratutto se agricolo o in alcune aziende che trattano merci in base al peso.

Ne seguono ovviamente gli stessi calcoli.

Facciamo un esempio pratico aiutandoci con un fogio di calcolo per accertarne l’esattezza.

Prendiamo ad esempio un ipotetico veicolo con queste caratteristiche: Carreggiata anteriore 1411mm, carreggiat posteriore 1432mm, passo 2546mm, peso totale 1020 Kg così suddiviso: Anteriore destro 350Kg, anteriore sinistro 340Kg, posteriore destro 160Kg, posteriore sinistro 170kg.

Poi abbiamo: differenza di peso a veicolo sollevato 25kg ad un’altezza di 500mm

Trascrivendo questi dati sulla colonna verde a sinistra, nelle caselle gialle a destra, preposte al calcolo, abbiamo i seguenti risultati (arrotondati per comodità esplicativa): 823mm sull’asse X (dall’asse anteriore), 10mm a destra di 0Y sull’asse anteriore, 21mm a sinistra (segno meno) sull’asse posteriore per un punto d’incrocio di 0mm (meglio visibile sul grafico) ad un’altezza pari a Z=311mm