Descrizione
La carrucola, o taglia, è una delle cinque macchine semplici ed è impiegata sin dall’antichità sia in ambito civile sia in ambito militare (1). Essa è costituita solitamente da un gancio, da una puleggia provvista di una scanalatura per ospitare la fune e da una staffa che unisce il gancio alla puleggia. La carrucola è prevalentemente utilizzata per sollevare carichi. Essa, se correttamente impiegata, permette di sollevare grandi pesi con minimo sforzo. Esistono tre tipologie di carrucole: fissa, mobile e composta. La carrucola fissa è attaccata a un sostegno e non è particolarmente vantaggiosa. Il comportamento della carrucola fissa può essere associata a una leva di primo genere. Quest’ultima ha però il vantaggio di permettere all’operatore di deviare la forza applicata, in modo da poter facilitare il lavoro. La carrucola mobile, caratterizzata dal fatto che la puleggia è ancorata al peso e fissata a un sostegno per mezzo della fune, è invece vantaggiosa. La carrucola composta è costituita da più pulegge ed è molto più vantaggiosa di quella mobile. Il vantaggio dipende dal numero di carrucole impiegate.
Una delle prime analisi del comportamento della carrucola è nelle Questioni meccaniche pseudoaristoteliche. Nella Questione IX, l’autore si chiede Perché possiamo muovere con più facilità e rapidità oggetti sollevati o trascinati con l’aiuto di cerchi più grandi? La risposta al quesito è direttamente collegata alla fondamentale considerazione inserita all’interno della Questione I, cioè che «quanto più lungo è il raggio, tanto maggiore è lo spazio percorso nello stesso tempo». Da ciò segue che le carrucole più grandi si muovono più velocemente di quelle più piccole.
Invece, il poliedrico urbinate Bernardino Baldi nel commento alle Questioni meccaniche, riprendendo la relazione esposta da Guidobaldo del Monte nel Mechanicorum Liber, sostiene che «nelle macchine per sollevare la facilità del movimento è contraria alla velocità». Con questa affermazione Baldi intende dire che la facilità di movimento è inversamente proporzionale alla velocità. Il quesito, dice Baldi, non può essere spiegato utilizzando la figura del cerchio, ma la ragione deve essere trovata in un’altra causa riconducibile, scrive ancora l’urbinate, ai «principi della meccanica». Secondo Baldi la carrucola muove pesi tanto più facilmente quanto maggiore è il rapporto tra il diametro della carrucola e il diametro dell’asse. Baldi continua il suo commento facendo l’esempio delle manovelle rettilinee e curve e ritenendo che il funzionamento di queste ultime possa essere ridotto alla leva con fulcro tra potenza e peso.
L’autore delle Questioni meccaniche si chiede nel Quesito XVIII Perché se si costruiscono due pulegge su due blocchi di legno disposti tra di loro in modo contrario e si passa tutt’attorno a esse una corda, con un’estremità attaccata a uno dei due blocchi, e l’altra fissata o applicata alle pulegge, si possono muovere grandi pesi, anche se la forza di trazione è piccola, tirando un capo della corda? Secondo l’autore la puleggia funziona come una leva e quindi permette di spostare più facilmente un oggetto rispetto all’impiego di una mano. Utilizzando più pulegge il peso verrà sollevato più facilmente. Baldi ritiene l’esposizione di questo quesito oscurissimo e lo corregge attingendo ancora una volta dal Mechanicorum Liber di Guidobaldo. Innanzitutto, Baldi precisa che non è sempre vero, a differenza di quanto è scritto nelle Questioni meccaniche, che è più facile muovere pesi con la carrucola anziché con la mano. In effetti, la facilità di muovere pesi con la carrucola dipende dalla posizione di quest’ultima e dalla direzione della forza.
Baldi prosegue il suo commento appoggiandosi alle argomentazioni sulla meccanica delmontiana, rilevando correttamente che le carrucole fisse, cioè quelle ancorate al sostegno, non sono vantaggiose, mentre sono vantaggiose quelle mobili, ovvero quelle solidali con il corpo da sollevare. Questo perché le prime si comportano come leve di primo genere e le seconde come leve di secondo genere. Inoltre, andando contro la riflessione dell’autore delle Questioni meccaniche, rileva che non sempre aumentando il numero di carrucole aumenti la facilità di sollevare il peso. Infine, Baldi propone un sistema fatto di carrucole, in cui è evidente la riduzione del peso in base al numero e alla disposizione delle carrucole. Secondo l’urbinate, tale sistema si può ridurre a un sistema di leve. Sulla base della disposizione delle leve, Baldi mostra che l’intero peso iniziale viene «ripartito fra i punti fissi A, K, O, S» e la «potenza che lo sostiene in T» (2). Dietro questo ragionamene soggiace l’importante principio di conservazione dell’energia meccanica.
