Cos'è la "coppia" nei motori?

[Agente Smith]

Salve ragazzi...Non essendo ancora molto esperto di motori volevo chiedervi dei chiarimenti su questa unità di misura presente nel mondo dei motori...Cosa significa coppia?Cosa sta a indicare nel motore di un'auto?E come una maggiore e minore coppia nel motore influenzano il comportamento e le prestazioni del veicolo? Grazie a tutti!

[EC2277]

Per spiegarla è necessaria una discreta opera di contorsione mentale.
Pensiamo ad una leva: qual'è la forza necessaria per sollevare un carico di 10 chili?
Semplice: se la leva è lunga un metro servirà una forza di 10 chili, se la leva è lunga 2 metri servirà una forza di 5 chili, se la leva è lunga 10 metri servirà una forza di 1 chilo.
Da ciò cosa si evince?
Che non ha importanza quant'è la forza che io applico alla leva o quant'è lunga la leva stessa. L'importante è che il prodotto della forza per la lunghezza della leva (F*L) sia pari a 10 kg*m.
Bene, una ruota si comporta come una leva nella quale l'asfalto, grazie all'attrito, applica un'altra forza (resistente) sulla superficie di contatto tra il pneumatico e l'asfalto stesso. Il motore, per consentire alla ruota di rotolare, deve quindi applicare al mozzo della ruota un'insieme di forze (la coppia motrice appunto) che, considerate tutte assieme, eguaglino il prodotto della forza d'attrito che si ha tra il pneumatico e l'asfalto moltiplicata per il raggio del pneumatico. Tale coppia ha pertanto le dimensioni di una forza moltiplicata per una lunghezza; esattamente come è accaduto per la leva.
Perché si usa il termine coppia motrice anziché il suo sinonimo: momento motore?
Semplice: il mozzo della ruota, affinché questa resti ancorata al suo posto, reagisce alla forza d'attrito con un'altra forza (detta reazione vincolare) che, essendo eguale e contraria alla forza d'attrito stessa, obbliga la ruota a rimanere vincolata al suo posto. La ruota pertanto rotola poiché è soggetta ad una coppia di forze: la reazione vincolare esercitata dal mozzo e la forza d'attrito che si ha tra il pneumatico e l'asfalto. Tale coppia di forze, essendo generata dal momento motore, è detta coppia motrice.
Nelle ruote non motrici invece la coppia di forze costituita dalla forza d'attrito e dalla reazione vincolare genera un momento (dal latino momentum: generatore di moto, da non confondere con il latino momentus: istante di tempo) eguale alle forze d'attrito che si hanno nel mozzo.

Spero di non averti fatto venire un gran mal di testa.

[J-Gian]

Provo a raccontartela in modo bevibile bevibile, seppur decisamente poco tecnico o elegante: quando senti parlare di "coppia" pensala come un modo per esprimere la forza su/dai corpi che ruotano


Maggiore è il valore della coppia del motore ad un determinato regime, maggiore sarà la forza che è in grado di trasmettere dal suo albero al resto della catena cinematica (cambio+differenziale), fino ad arrivare alle ruote.
Maggiore è tale "forza", maggiore sarà la "spinta" che il motore è in grado d'imprimere al mezzo, il che gli consente di meglio vincere gli attriti all'avanzamento, ed in fase di accelerazione, di guadagnare velocità più rapidamente.

Il valore che trovi indicato nei dati tecnici è il valore di picco rilevato al banco accelerando al massimo: tale valore è indicativo delle capacità del motore, ma per valutarne meno approssimativamente la bontà generale servirebbe conoscere i valori rilevati lungo tutto l'arco di funzionamento del motore (chiamiamola distribuzione della coppia lungo il regime). Di solito ciò viene tradotto graficamente nella "curva di coppia" in massima immissione (con il gas a tavoletta...), ecco tre esempi di curve diverse:

La coppia è in blù ovviamente

Quando guidi, puoi immaginare di "dosare" con l'acceleratore la disponibilità di coppia del motore, come se con il gas andassi a disegnare un'altra curva sottostante a quella blu, anche se d'intervallo più stretto, visto che con l'acceleratore parzializzato non si riesce ad arrivare al massimo regime... A meno di non essere in discesa con la marcia sbagliata...


Ultima cosa, dicevo che la coppia di picco è solo indicativa delle capacità del motore, sia per il motivo appena spiegato (distribuzione...) sia perché, come accennavo, di mezzo ci sono i rapporti del cambio: dunque alle ruote arriverà molta più coppia nei rapporti bassi, coppia che calerà via via salendo di marcia... Non a caso le accelerazioni più forti si hanno nelle prime marce. Ed è anche il motivo per cui è bene scalare marcia quando devi guadagnare velocità per fare un sorpasso...

Questo implicitamente significa anche che a parità di auto e motore, se dotata di cambio con rapporti differenti, avrà anche prestazioni differenti.

[AleRPM]

te la dico in maniera ancora più semplice e brutale.

Prova a immaginare una manovella collegata a un martinetto che deve sollevare qualcosa. La forza che applichi con la tua mano è la coppia, la velocità a cui fai girare la manovella è la potenza. Chiaro no?

[Regazzoni]

te la dico in maniera ancora più semplice e brutale.

Prova a immaginare una manovella collegata a un martinetto che deve sollevare qualcosa. La forza che applichi con la tua mano è la coppia, la velocità a cui fai girare la manovella è la potenza. Chiaro no?

Alt.
Va bene metterla semplice, ma non esageriamo, perchè altrimenti si crea solo confusione.
La forza che applica con la mano genera e determina la coppia: più forza-più coppia; meno forza-meno coppia.
La velocità con cui fa ruotare la manovella genera e determina la potenza: più velocità-più pontenza; meno velocità-meno potenza.

[AleRPM]

Grazie per l'integrazione
Avevo scritto la risposta col cellulare, nel letto al buio perchè sennò la donna non si addormentava, quindi non mi ero dilungato troppo

[robiperi]

Salve ragazzi...Non essendo ancora molto esperto di motori volevo chiedervi dei chiarimenti su questa unità di misura presente nel mondo dei motori...Cosa significa coppia?Cosa sta a indicare nel motore di un'auto?E come una maggiore e minore coppia nel motore influenzano il comportamento e le prestazioni del veicolo? Grazie a tutti!

Ancora più semplice

coppia*n.giri=potenza

immagina due ciclisti che procedono alla stessa velocità (sviluppano la stessa potenza)
il primo è un diesel e usa un rapporto "duro", per cui tanta coppia (muscoli) e pochi giri (di pedale)
il secondo è un benzina e usa un rapporto "agile", per cui tanti giri (di pedale) e poca coppia (muscoli)
la potenza generata è la stessa e procedono alla stessa velocità
se poi hai tanta coppia e riesci a sviluppare anche tanti giri ...

[Agente Smith]

E i cavalli cosa rappresentano?La quantità di energia che il motore riesce a generare al massimo?

[J-Gian]

E i cavalli cosa rappresentano?La quantità di energia che il motore riesce a generare al massimo?

I cavalli sono una delle svariate unità di misura della potenza, la si può esprimere in watt, chilowatt, joule/secondo, ecc. Quella che trovi dichiarata nei motori è sempre la potenza massima.

Algebricamente (tralasciando alcune costanti per meglio capire il concetto) la potenza meccanica espressa da un organo rotante è data dal prodotto della coppia per il numero di giri a cui quest'ultima viene misurata: POTENZA = COPPIA * REGIME
Quindi la potenza massima sarà il prodotto tra la il "regime di potenza massima" e la "coppia al medesimo regime".

Ovviamente la potenza è calcolabile ad ogni regime, a seconda della coppia disponibile a quel determinato regime. Ecco quindi che premendo al massimo il gas, al crescere dei giri verrà "disegnata" una curva analoga a quella che nei grafici sottostanti è tracciata in nero:

Riprendendo la tua domanda, è bene puntualizzare che la potenza non è energia, ma piuttosto quanta energia viene erogata o assorbita nell'unità di tempo, quindi possiamo dire anche che: POTENZA = ENERGIA/TEMPO
Ecco perché quando si richiede molta potenza al motore il serbatoio si vuota molto prima rispetto a quando si viaggia al minimo per un tempo identico...