Probabilmente hai uno di quegli indicatori di plastica nel vano portaoggetti. Sono onnipresenti. Il design è quasi sempre lo stesso: un corpo cilindrico, una piccola finestra circolare sul lato e una scala mobile. Potresti esserti chiesto perché il meccanismo non si limita a far esplodere l’estremità aperta quando la premi contro lo stelo di una valvola. O forse vuoi semplicemente sapere come funziona realmente.
La risposta sta nella fisica di base e in una semplice molla.
La fisica della pressione
Per comprendere il manometro, devi prima capire qual è effettivamente la pressione. Pensa a un blocco di legno da un pollice per un pollice lungo tre piedi. Se quel blocco pesa una libbra e ci stai sopra, stai esercitando una libbra per pollice quadrato (psi) sul tuo piede. La forza è distribuita su quel singolo pollice quadrato di area.
Se prendi una versione da 9 metri dello stesso blocco, il peso aumenta proporzionalmente. Stare su una colonna di 30 piedi eserciterebbe 10 psi. Una colonna di 300 piedi eserciterebbe 100 psi.
Questo principio vale anche per i liquidi. L’acqua profonda un piede esercita circa 0,43 psi. Se fossi sott’acqua a un miglio, il peso della colonna d’acqua sopra di te sarebbe di circa 2.270 psi. Una colonna d’acqua quadrata di un pollice alta un miglio peserebbe 2.270 libbre.
L’aria si comporta allo stesso modo. L’atmosfera è “profonda” a circa 50 miglia. Al livello del mare, una colonna d’aria quadrata di un pollice alta 50 miglia pesa 14,7 libbre. Ciò crea 14,7 psi di pressione atmosferica. I nostri corpi sono sotto pressione per adattarsi a questo, quindi non lo sentiamo.
La pressione diminuisce man mano che si sale. Ecco come cambia la pressione atmosferica con l’altitudine:
- Livello del mare: 14,7 psi
- 10.000 piedi: 10,2 psi
- 20.000 piedi: 6,4 psi
- 30.000 piedi: 4,3 psi
- 40.000 piedi: 2,7 psi
- 50.000 piedi: 1,6 psi
Come i gas creano forza
All’interno di un pneumatico o di un pallone, la pressione viene creata dalla collisione. Gli atomi del gas sono in costante movimento. Rimbalzano sulle pareti interne del contenitore. La velocità di questi atomi è dettata dalla temperatura.
Allo zero assoluto (0 Kelvin), il movimento atomico si ferma. All’aumentare della temperatura gli atomi si muovono più velocemente. Gli atomi più veloci colpiscono le pareti più forte e più frequentemente. Questo crea pressione verso l’esterno.
Puoi aumentare la pressione in due modi:
1. Aumentare la temperatura.
2. Aggiungi più atomi.
Quando gonfi una gomma, stai adottando la seconda opzione. Stai forzando più molecole d’aria in un volume costante. Uno pneumatico per auto normalmente contiene 30 psi. Uno pneumatico per bicicletta potrebbe richiedere da 60 a 100 psi. La pompa non usa la magia; semplicemente racchiude più gas nello stesso spazio. L’aumento del numero di collisioni aumenta la pressione.
La meccanica del calibro a stecca
Allora come fa un semplice tubo di plastica a misurare questa forza?
La maggior parte dei calibri a bastone utilizza un semplice pistone caricato a molla. All’interno del cilindro è presente uno stantuffo mobile collegato ad una molla. La punta del manometro ha una valvola che si apre quando la si spinge contro lo stelo della valvola del pneumatico.
Quando si preme il manometro contro lo stelo, l’aria del pneumatico scorre nella camera d’aria. Quest’aria spinge contro lo stantuffo. La pressione dell’aria esercita una forza sulla superficie dello stantuffo.
La molla resiste a questo movimento. Lo stantuffo si muove finché la forza della pressione dell’aria non eguaglia la resistenza della molla. A quel punto di equilibrio, lo stantuffo smette di muoversi.
La posizione dello stantuffo corrisponde ad una pressione specifica. La scala mobile sul lato del tubo si allinea con l’estremità dello stantuffo. Leggi il numero dove si ferma lo stantuffo.
Il motivo per cui la bilancia non esplode è perché la molla fornisce una controforza. La molla è calibrata per adattarsi al campo di pressione dei pneumatici tipici. Se la pressione è troppo elevata, la molla si comprime ulteriormente, ma è progettata per resistere alla pressione massima prevista senza cedere. Se la pressione è troppo bassa, la molla spinge indietro lo stantuffo.
La precisione dipende dalla calibrazione della molla e dall’attrito dello stantuffo. Gli indicatori economici hanno più attrito, portando a incongruenze. I calibri migliori utilizzano materiali a basso attrito e tolleranze più strette.
La prossima volta che controlli i tuoi pneumatici, ricorda che stai bilanciando la forza atmosferica con la tensione della molla meccanica. È una soluzione semplice ed elegante.
Perché la precisione è importante
La maggior parte
Come leggere effettivamente un manometro per pneumatici
La maggior parte dei quadranti digitali o analogici condividono la stessa anima meccanica. All’interno del guscio di plastica o acciaio si trova un semplice meccanismo progettato per misurare la forza. Non stai indovinando. Stai misurando.
Il processo è composto da tre passaggi. Non è scienza missilistica, ma le persone fanno costantemente confusione.
Primo. Trova una posizione stabile. Se sei traballante, il tuo sigillo sarà debole. Appoggiati. Assicurati di poter applicare una pressione costante senza strattonare lo strumento.
Poi arriva il contatto. Non stai solo toccando lo stelo della valvola. Lo stai sigillando. Premere saldamente l’ugello del manometro sul nucleo della valvola. Lo sentirai. Quel sibilo è l’aria che fuoriesce dal pneumatico e si sposta nella camera dell’indicatore. All’interno dell’utensile, un perno spinge contro lo spillo della valvola all’interno dello stelo. Questa azione deprime il nucleo, consentendo all’aria pressurizzata del pneumatico di equalizzarsi con il sensore interno del manometro. Se non senti quella rapida esplosione d’aria, non l’hai sigillato. Riprova.
Finalmente. Guarda i numeri. Se è un quadrante, attendi che l’ago smetta di tremare. Se è digitale, attendi che le cifre si blocchino. Non leggerlo mentre il manometro è ancora collegato e l’aria sta ancora uscendo. Quella lettura sarà imprecisa.
Il sibilo che senti non è dovuto allo sgonfiamento della gomma. È l’indicatore che fa il suo lavoro.
Molti conducenti lo saltano perché pensano che sia noioso. Usano invece il “kick test”. Non è così che funziona la fisica. Una presa allentata sul manometro introduce errori. Un angolo obliquo rompe il sigillo. Entrambi portano a una sottoinflazione.
La sottoinflazione uccide il risparmio di carburante. Consuma i pneumatici in modo non uniforme. Aumenta il rischio di scoppio a velocità autostradale. Il calibro non mente. Devi solo tenerlo fermo abbastanza a lungo per lasciarlo parlare.
Il cuore meccanico del manometro
All’interno dell’alloggiamento, il meccanismo è sorprendentemente semplice. Pensa al cilindro di una pompa da bicicletta. C’è un pistone che scorre all’interno di un tubo. Le pareti del tubo sono lucidate con finitura a specchio. Il pistone stesso è in gomma morbida. Preme saldamente contro il metallo. L’olio leggero ricopre l’interno. Questa lubrificazione riduce l’attrito. Garantisce inoltre una tenuta ermetica.
Se guardi l’assemblaggio, il pistone si trova a un’estremità della corsa. Uno stop definisce il limite all’altra estremità. Tra di loro si trova una molla.
La molla compressa spinge il pistone verso il lato sinistro del tubo.
Questa primavera è costante. È sempre sotto tensione. Forza il pistone a sinistra. Questo crea una posizione di base. Il misuratore si basa su questo ritorno meccanico. Senza la molla il pistone potrebbe rimanere bloccato. La precisione scenderebbe a zero. Il sistema ha bisogno di questa risposta. Ha bisogno che la tensione si ristabilisca. Ogni volta che la pressione diminuisce, la primavera prende il sopravvento. Guida il pistone a casa. Questo movimento è quello che vedi sul quadrante. O meglio, cosa misura il quadrante.
La meccanica del quadrante
La sporgenza sferica a sinistra non è solo per lo spettacolo. È cavo, progettato specificamente per adattarsi allo stelo della valvola di uno pneumatico. Osserva attentamente l’apertura e noterai due componenti critici: una guarnizione in gomma e un piccolo perno fisso.
La guarnizione fa il suo lavoro premendo contro il labbro dello stelo della valvola. Questo crea una barriera ermetica in modo che la pressione non fuoriesca mentre provi a misurarla. Nel frattempo, il perno funge da grilletto. Deprime la valvola all’interno dello stelo, aprendo la porta per il flusso dell’aria.
L’aria viaggia attorno al perno, si muove attraverso il nucleo cavo della sfera ed entra nella camera del pistone.
Come la pressione muove l’ago
Una volta bloccato il manometro sullo stelo della valvola, l’azione è immediata. L’aria pressurizzata proveniente dal pneumatico entra e spinge il pistone verso destra. La distanza percorsa dal pistone è direttamente correlata alla pressione del pneumatico.
È un semplice tiro alla fune. L’aria spinge il pistone verso destra. Una molla spinge indietro a sinistra.
Il manometro è costruito per gestire una pressione massima. Supponiamo che il limite sia 60 psi per questo esempio. La molla è calibrata proprio per questa gamma.
– A 60 psi, la pressione dell’aria supera completamente la molla, spostando il pistone all’estrema destra del tubo.
– A 30 psi la forza è dimezzata. Il pistone si ferma a metà.
– Pressione più bassa? Il pistone non viaggia così lontano.
Rilasciare il manometro dalla valvola. Il flusso d’aria si interrompe. La molla interviene istantaneamente, riportando il pistone nella sua posizione di riposo a sinistra.
Lettura dei dati
Per dare un senso al movimento del pistone, all’interno del tubo è presente un asta calibrata :
Spiegazione del meccanismo di Max-Hold
Il diagramma visivo omette la molla interna, ma è lì. Al suo interno si trova un’asta calibrata. L’asta non si attacca al pistone. Si limita a cavalcare in cima. L’accoppiamento tra l’asta e il fermo è stretto. Quasi pieno di attrito.
Guarda la sequenza. Il pistone si sposta a destra. Spinge in avanti l’asta calibrata. Fisica semplice. Quando la pressione diminuisce, il pistone si ritrae a sinistra. La canna? Resta fermo. Bloccato nel suo punto massimo. Ciò ti consente di leggere la pressione di picco dopo aver scollegato il manometro.
Perché la spia TPMS si attiva quando gli pneumatici sembrano a posto
Controlli le gomme. Sembrano gonfiati. Il cruscotto urla ancora. Perché?
Il freddo è il solito sospettato. Contratti aerei al freddo. Il sensore scatta. La luce si spegne più tardi, una volta che hai guidato abbastanza per riscaldare la pressione interna. Ma non fidarti solo della dashboard. Controlla la pressione dei pneumatici con un manometro manuale. Verificare che sia sicuro guidare prima di ignorare l’avviso.
Dove vengono prodotti gli indicatori per pneumatici JACO?
Il controllo della qualità è importante. Tutti i prodotti JACO sono fabbricati negli Stati Uniti. Testano la precisione di ogni unità prima che raggiunga gli scaffali. Se stai cercando dove vengono prodotti i manometri per pneumatici JACO, la risposta è domestica.
Cosa dovrebbe leggere il manometro dei pneumatici?
I sistemi di monitoraggio della pressione dei pneumatici (TPMS) hanno un intervallo di tolleranza programmato. Per il monitoraggio diretto, il valore ottimale è solitamente compreso tra 28 e 35 libbre per pollice quadrato (psi). Qualunque cosa al di fuori di quella finestra attiva il sistema.
Se il tuo manometro indica un valore inferiore a 28 psi, la tua pressione è insufficiente. Sopra i 35? Potresti essere eccessivamente gonfiato. Attenersi alla gamma per prestazioni e sicurezza ottimali.
I principali rivenditori vendono questi strumenti?
Walmart vende manometri per pneumatici. Puoi navigare e fare acquisti direttamente sul loro sito web. È uno dei posti più facili per trovare un modello meccanico o digitale di base.
Maggiori informazioni su pressione e fisica
Se i meccanismi dell’inflazione ti interessano, approfondisci.
- Come funzionano gli pneumatici
- Come funzionano le mongolfiere
- Come funziona l’immersione subacquea
- Come funzionano gli atomi
- Come fanno 30 libbre d’aria nei pneumatici a sostenere 2 tonnellate di macchina?
- Perché non usano l’aria normale nei pneumatici delle auto da corsa?
- Cosa significa quando il barometro sale o scende?
- Puoi spiegare le cabine pressurizzate degli aerei?
Ulteriori letture
- Pressione e Gas
- Pressione
- TireSafety.com
- Come controllare la pressione dei pneumatici
- Video di GM Goodwrench
