L’articolo inaugura la collaborazione dell’ingegnere Vittorio Milani, già dirigente d’azienda nel settore automobilistico e consulente aziendale. Milani si definisce un appassionato della mobilità elettrica e della transizione energetica, e si propone come divulgatore di tematiche legate a tali argomenti. I suoi articoli saranno pubblicati nella rubrica “La stanza dell’Ingegnere”.
Il concetto ostico di coppia, spesso citato in relazione ai motori termici e elettrici, viene spesso interpretato erroneamente. Molto spesso si crede che un’auto con 600 Newton di coppia sia più performante o migliore di un modello con solamente 550 Newton di coppia. In realtà, ciò è un fraintendimento. Per comprendere meglio il concetto di coppia (e inevitabilmente di potenza), bisogna partire dal concetto di forza. Quando si parla di auto, si parla di oggetti in movimento e la fisica ci insegna che è necessario applicare una forza per mettere in movimento un oggetto. Una volta raggiunta la velocità desiderata, per mantenere l’auto a una velocità costante, è necessario applicare una forza motrice che bilanci le forze di attrito. In sostanza, non è possibile smettere di consumare energia una volta raggiunta una certa velocità.
Quando si parla di un movimento lineare, come quello di un’auto che procede in linea retta, la seconda legge della dinamica afferma che l’accelerazione di un oggetto è data dalla forza applicata divisa per la massa. Tenendo conto di questo principio, si può passare al concetto di coppia. Nel contesto dell’applicazione di una forza in direzione opposta al movimento, l’auto subirà una decelerazione.
Il concetto di coppia diventa più evidente quando si considerano le rotazioni. Immaginiamo di dover stringere un dado con una chiave inglese lunga 20 cm e che si richieda una coppia di serraggio di 20 Newton per metro (Nm). È possibile ottenere la forza necessaria applicando una forza di 200 Newton perpendicolare a una distanza di 10 cm dal centro di rotazione del dado o una forza di 100 Newton a una distanza di 20 cm dal centro di rotazione. In entrambi i casi, il risultato sarà una coppia di serraggio di 20 Nm. Questo dimostra che la coppia dipende dalla forza applicata e dalla distanza dal punto di applicazione, rappresentata dal cosiddetto “braccio”.
Quando si parla di un motore rotante, come un motore endotermico, la coppia è generata dall’energia prodotta dalla combustione di una miscela (benzina, energia elettrica, vapore, carbone) che viene convertita in un movimento rotatorio attraverso il meccanismo di biella e manovella. La coppia di un motore endotermico raggiunge il suo picco massimo quando il numero di giri è al massimo. Al di sotto di un certo numero di giri, il motore non può mantenere le masse meccaniche in movimento, mentre al di sopra di un certo numero di giri, la coppia diminuisce a causa di una combustione meno efficiente. Pertanto, per una guida piacevole, è preferibile avere una curva di coppia che salga rapidamente e rimanga stabile ai livelli di giri più alti.
Infine, la potenza di un motore, che è il frutto principale della coppia, viene ottenuta moltiplicando la coppia per la velocità di rotazione. Quindi, quando si parla di coppia, non si può ignorare la potenza, il cui grafico compare sempre nei motori. La potenza è ciò che conta veramente.
