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Ti stupisce la facilità con cui puoi alzare e abbassare i finestrini della tua auto premendo semplicemente un pulsante? Il meccanismo all'interno del finestrino è così compatto e intelligente che il vetro si muove sempre in modo diritto e fluido. Inoltre, potresti aver notato che non riesci a muovere il finestrino nemmeno provando a spingerlo verso il basso o tirarlo verso l’alto manualmente. Cerchiamo di capire il meccanismo ingegnoso che controlla il finestrino della tua auto.
La struttura base di una portiera d’auto che permette al finestrino di scorrere in modo fluido è illustrata qui. Ovviamente, all’interno della portiera deve esserci un meccanismo che spinga o tiri giù il finestrino. Questi movimenti possono essere ottenuti tramite un semplice sistema a manovella e ingranaggi, come questo. Osserva come si muovono le diverse parti del meccanismo quando ruoti la manovella: il movimento finale spingerà il finestrino verso l’alto o verso il basso. Come puoi vedere, il vetro è sempre supportato in un solo punto. Di conseguenza, una piccola differenza di attrito potrebbe causare uno squilibrio, e il finestrino potrebbe non muoversi in modo rettilineo.
Se supportiamo il braccio di sostegno del vetro in due punti, possiamo risolvere questo problema. Questa proposta progettuale può essere facilmente compresa attraverso questa analogia con un sollevatore di pesi. Pertanto, aggiungiamo due ulteriori leve, come mostrato. Un’estremità di queste nuove leve è incernierata al centro, e l’altra estremità è collegata a dei cursori. Il meccanismo che abbiamo appena sviluppato è noto come meccanismo a forbice. I due punti di supporto dati al vetro rendono il meccanismo piuttosto robusto. Curiosamente, il meccanismo a forbice è utilizzato in molte attrezzature da palestra, cancelli pieghevoli e persino nelle tastiere dei computer. Questo ingegnoso meccanismo è stato molto usato nei finestrini delle auto fino agli anni ‘90, e alcune auto d’epoca lo utilizzano ancora oggi. Osservarne il funzionamento è un vero piacere. La parte superiore del meccanismo si muove sempre in modo perfettamente rettilineo.
Tuttavia, questo sistema ha un grande svantaggio. Il finestrino potrebbe cadere bruscamente verso il basso. Per evitare questo problema, inseriamo una molla a spirale nel punto di snodo. Questa molla si allunga durante il movimento verso l’alto del finestrino e si comprime durante il movimento verso il basso. In questo modo, il vetro non cade più bruscamente, e questa nuova configurazione riduce anche lo sforzo necessario per sollevarlo.