Roda - Wheel

Esta roda de pântanos de Liubliana com eixo é a roda de madeira mais antiga já descoberta, datando da Idade do Cobre (c. 3.130 aC)
Três rodas raiadas em um triciclo antigo
Uma roda antiga feita de um pedaço sólido de madeira

Uma roda é um componente circular que deve girar em um rolamento de eixo . A roda é um dos principais componentes da roda e do eixo, que é uma das seis máquinas simples . As rodas, em conjunto com os eixos, permitem que objetos pesados ​​sejam movidos facilmente, facilitando o movimento ou transporte enquanto suportam uma carga ou realizam trabalho em máquinas. Rodas também são utilizadas para outros fins, tais como uma roda de navio , volante , a roda de oleiro e do volante .

Exemplos comuns são encontrados em aplicativos de transporte . Uma roda reduz bastante o atrito , facilitando o movimento ao rolar junto com o uso de eixos . Para que as rodas girem, um momento precisa ser aplicado à roda em torno de seu eixo, seja por meio da gravidade ou pela aplicação de outra força externa ou torque . Usando a roda, os sumérios inventaram uma engenhoca que gira a argila da mesma forma que um oleiro a transforma no objeto desejado.

Etimologia

A palavra em inglês roda vem da palavra do inglês antigo hweol, hweogol , de proto-germânico * hwehwlan, * hwegwlan , de proto-indo-europeu * k w ek w lo- , uma forma estendida da raiz * k w el- " para girar, mover-se ". Cognatos dentro do indo-europeu incluem hjól islandês "roda, pneu", grego κύκλος kúklos e chakra sânscrito , os dois últimos significando "círculo" ou "roda".

História

O lugar e a hora de uma invenção da roda ainda não são claros, pois os indícios mais antigos não garantem a existência de um verdadeiro transporte sobre rodas, ou estão datados com muita dispersão. A civilização mesopotâmica é creditada com a invenção da roda. No entanto, ao contrário de outras invenções revolucionárias, a roda não pode ser atribuída a um único ou a vários inventores. Evidências do uso inicial de carrinhos com rodas foram encontradas em todo o Oriente Médio , na Europa , Europa Oriental e China . Não se sabe se chineses e europeus inventaram a roda de forma independente ou não.

A invenção da roda de disco de madeira maciça cai no final do Neolítico e pode ser vista em conjunto com outros avanços tecnológicos que deram origem ao início da Idade do Bronze . Isso implica a passagem de vários milênios sem roda, mesmo após a invenção da agricultura e da cerâmica , durante o Neolítico Acerâmico .

Uma representação de uma carroça puxada por um onagro no "estandarte de batalha de Ur " sumério (c. 2500 aC)

A cultura Halaf de 6500–5100 aC às vezes é creditada com a descrição mais antiga de um veículo com rodas, mas isso é duvidoso, pois não há evidência de Halafianos usando veículos com rodas ou mesmo rodas de cerâmica. Os precursores das rodas, conhecidos como "tournettes" ou "rodas lentas", eram conhecidos no Oriente Médio por volta do 5º milênio aC. Um dos primeiros exemplos foi descoberto em Tepe Pardis, Irã , e datado de 5200–4700 aC. Eram feitos de pedra ou argila e presos ao solo com uma estaca no centro, mas exigiam um esforço significativo para serem girados. As verdadeiras rodas de oleiro, que giram livremente e têm um mecanismo de roda e eixo , foram desenvolvidas na Mesopotâmia ( Iraque ) por volta de 4200–4000 aC. O exemplo mais antigo que sobreviveu, que foi encontrado em Ur (atual Iraque ), data de aproximadamente 3100 aC. Rodas de datas incertas também foram encontradas na Civilização do Vale do Indo , uma civilização do 4º milênio aC cobrindo áreas da atual Índia e Paquistão .

A evidência indireta mais antiga do movimento das rodas foi encontrada na forma de rodas de argila em miniatura ao norte do Mar Negro antes de 4000 aC De meados do 4º milênio aC em diante, a evidência é condensada em toda a Europa na forma de carros de brinquedo, representações ou sulcos. Na Mesopotâmia , as representações de carroças com rodas encontradas em pictogramas de placas de argila no distrito de Eanna de Uruk , na civilização suméria , são datadas de c. 3500–3350 aC. Na segunda metade do 4º milênio aC, evidências de veículos com rodas apareceram quase simultaneamente no Norte ( cultura Maykop ) e no Sul do Cáucaso e na Europa Oriental ( cultura Cucuteni-Trypillian ). Representações de um veículo com rodas apareceram entre 3631 e 3380 aC no pote de barro Bronocice escavado em um assentamento de cultura Funnelbeaker no sul da Polônia . Na vizinha Olszanica , uma porta de 2,2 m de largura foi construída para a entrada de vagões; este celeiro tinha 40 m de comprimento com 3 portas, datava de 5.000 aC - 7.000 anos, e pertencia à cultura neolítica da Cerâmica Linear . Evidências sobreviventes de uma combinação de eixo de roda, de Stare Gmajne perto de Ljubljana na Eslovênia ( Ljubljana Marshes Wooden Wheel ), é datado dentro de dois desvios padrão de 3340-3030 aC, o eixo de 3360-3045 aC. Dois tipos de roda e eixo do Neolítico Europeu são conhecidos; um tipo circumalpine de construção de vagão (a roda e o eixo giram juntos, como em Ljubljana Marshes Wheel), e a da cultura de Baden na Hungria (o eixo não gira). Ambos são datados de c. 3200–3000 AC. Alguns historiadores acreditam que houve uma difusão do veículo com rodas do Oriente Próximo para a Europa em meados do 4º milênio aC.

Rodas sólidas em um carro de templo pesado , em contraste com as rodas de raios de arame mais leves da bicicleta roadster preta em primeiro plano

As primeiras rodas eram discos de madeira simples com um orifício para o eixo. Algumas das primeiras rodas foram feitas de fatias horizontais de troncos de árvores. Por causa da estrutura irregular da madeira , uma roda feita de uma fatia horizontal de um tronco de árvore tende a ser inferior a uma feita de pedaços arredondados de tábuas longitudinais.

A roda com raios foi inventada mais recentemente e permitiu a construção de veículos mais leves e rápidos. Os primeiros exemplos conhecidos de rodas com raios de madeira estão no contexto da cultura Sintashta , datando de c. 2000 aC ( lago Krivoye ). Logo depois disso, as culturas de cavalos da região do Cáucaso usaram carros de guerra com rodas de raios puxados por cavalos por quase três séculos. Eles se mudaram para as profundezas da península grega, onde se juntaram aos povos mediterrâneos existentes para dar origem, eventualmente, à Grécia clássica após a quebra do domínio minóico e consolidações lideradas pelos pré-clássicos Esparta e Atenas . Os carros celtas introduziram um aro de ferro ao redor da roda no primeiro milênio AC.

Na China , rastros de rodas datando de cerca de 2.200 aC foram encontrados em Pingliangtai, um local da cultura Longshan . Trilhas semelhantes também foram encontradas em Yanshi , uma cidade da cultura Erlitou , que data de cerca de 1700 aC. A evidência mais antiga de rodas com raios na China vem de Qinghai , na forma de cubos de duas rodas de um local datado entre 2000 e 1500 AC.

Na Grã-Bretanha, uma grande roda de madeira, medindo cerca de 1 m (3,3 pés) de diâmetro, foi descoberta no local Must Farm em East Anglia em 2016. O espécime, datado de 1.100 a 800 AC, representa o mais completo e mais antigo de seus tipo encontrado na Grã-Bretanha. O cubo da roda também está presente. A coluna vertebral de um cavalo encontrada nas proximidades sugere que a roda pode ter sido parte de uma carroça puxada por cavalos. A roda foi encontrada em um assentamento construído sobre palafitas sobre um pântano, indicando que o assentamento tinha algum tipo de ligação com a terra seca.

Uma estatueta com a roda inventada de forma independente pelo Novo Mundo . Entre os locais onde foram encontrados brinquedos com rodas, a Mesoamérica é a única onde a roda nunca foi colocada em uso antes do século XVI.

Embora o uso em grande escala de rodas não tenha ocorrido nas Américas antes do contato com a Europa, vários artefatos pequenos com rodas, identificados como brinquedos infantis, foram encontrados em sítios arqueológicos mexicanos, alguns datando de aproximadamente 1500 aC. Alguns argumentam que o principal obstáculo ao desenvolvimento em grande escala da roda nas Américas era a ausência de grandes animais domesticados que pudessem ser usados ​​para puxar carruagens com rodas. O parente mais próximo do gado presente nas Américas nos tempos pré-colombianos, o bisão americano , é difícil de domesticar e nunca foi domesticado pelos nativos americanos; várias espécies de cavalos existiram até cerca de 12.000 anos atrás, mas acabaram se extinguindo. O único grande animal domesticado no hemisfério ocidental, a lhama , um animal de carga, mas não fisicamente adequado para ser usado como animal de tração para puxar veículos com rodas, e o uso da lhama não se espalhou muito além dos Andes na época de a chegada dos europeus.

Por outro lado, os mesoamericanos nunca desenvolveram o carrinho de mão , a roda de oleiro , nem qualquer outro objeto prático com roda ou rodas. Embora presente em uma série de brinquedos, muito semelhantes aos encontrados em todo o mundo e ainda hoje feitos para crianças ("brinquedos de puxar"), a roda nunca foi colocada em uso prático na Mesoamérica antes do século XVI. Possivelmente, o mais próximo que os maias chegaram da roda utilitária foi o verticilo de fuso , e alguns estudiosos acreditam que esses brinquedos eram originalmente feitos com espirais de fuso e varetas de fuso como "rodas" e "machados".

Os núbios posteriores a cerca de 400 aC usavam rodas para girar a cerâmica e como rodas d'água . Pensa-se que as rodas d'água núbios podem ter sido movidas por bois. Também é conhecido que os núbios usavam carros puxados por cavalos importados do Egito .

A roda quase não foi usada, com exceção da Etiópia e da Somália , na África Subsaariana até meados do século 19, mas isso mudou com a chegada dos europeus .

A roda com raios continuou a ser usada sem grandes modificações até a década de 1870, quando as rodas com raios e os pneus pneumáticos foram inventados. Os pneus pneumáticos podem reduzir significativamente a resistência ao rolamento e melhorar o conforto. Os raios de arame estão sob tensão, não compressão, tornando possível que a roda seja rígida e leve. As primeiras rodas de arame com raios radiais deram origem às rodas de arame com raios tangenciais, que foram amplamente utilizadas em carros até o final do século XX. As rodas de liga fundida são agora mais comumente usadas; rodas de liga forjada são usadas quando o peso é crítico.

A invenção da roda também foi importante para a tecnologia em geral, aplicações importantes, incluindo a roda d'água , a roda dentada (veja também mecanismo de antikythera ), a roda giratória e o astrolábio ou torquetum . Descendentes mais modernos da roda incluem a hélice , o motor a jato , o volante ( giroscópio ) e a turbina .

Mecânica e função

Um veículo com rodas requer muito menos trabalho para se mover do que simplesmente arrastar o mesmo peso. A baixa resistência ao movimento é explicada pelo fato de que o trabalho de fricção realizado não é mais na superfície que o veículo está percorrendo, mas nos mancais . No caso mais simples e mais antigo, o rolamento é apenas um orifício redondo através do qual o eixo passa (um " rolamento liso "). Mesmo com um rolamento liso, o trabalho de fricção é muito reduzido porque:

  • A força normal na interface deslizante é a mesma do arrasto simples.
  • A distância de deslizamento é reduzida para uma determinada distância de viagem.
  • O coeficiente de atrito na interface é geralmente menor.

Exemplo:

  • Se um objeto de 100 kg for arrastado por 10 m ao longo de uma superfície com o coeficiente de atrito μ  = 0,5, a força normal é 981 N e o trabalho realizado ( energia necessária ) é (trabalho = força x distância) 981 × 0,5 × 10 = 4905 joules .
  • Agora dê ao objeto 4 rodas. A força normal entre as 4 rodas e eixos é a mesma (no total) 981 N. Suponha, para madeira, μ  = 0,25, e diga que o diâmetro da roda é 1000 mm e o diâmetro do eixo é 50 mm. Portanto, enquanto o objeto ainda se move 10 m, as superfícies de fricção deslizantes deslizam uma sobre a outra a uma distância de 0,5 m. O trabalho realizado é 981 × 0,25 × 0,5 = 123 joules; o trabalho realizado reduziu para 1/40 do de arrasto.

Energia adicional é perdida na interface roda-estrada. Isso é denominado resistência ao rolamento, que é predominantemente uma perda de deformação. Depende da natureza do solo, do material da roda, de sua inflação no caso de um pneu, do torque líquido exercido pelo eventual motor e de muitos outros fatores.

Uma roda também pode oferecer vantagens ao atravessar superfícies irregulares se o raio da roda for suficientemente grande em comparação com as irregularidades.

A roda sozinha não é uma máquina, mas quando acoplada a um eixo em conjunto com o rolamento, ela forma a roda e o eixo , uma das máquinas simples . Uma roda acionada é um exemplo de roda e eixo. As rodas são anteriores às rodas movidas por cerca de 6.000 anos, elas próprias uma evolução do uso de toras redondas como rolos para mover uma carga pesada - uma prática que remonta à pré-história, até agora que não foi datada.

Construção

Aro

O aro é a "borda externa de uma roda, segurando o pneu". Ele constitui o design circular externo da roda na qual a borda interna do pneu é montada em veículos como automóveis . Por exemplo, em uma roda de bicicleta, o aro é um grande arco preso às extremidades externas dos raios da roda que segura o pneu e a câmara de ar.

No primeiro milênio aC, um aro de ferro foi introduzido ao redor das rodas de madeira das carruagens .

Eixo

O cubo é o centro da roda e normalmente abriga um rolamento e é onde os raios se encontram.

Uma roda sem cubo (também conhecida como aro ou roda sem centro) é um tipo de roda sem cubo central . Mais especificamente, o cubo é quase tão grande quanto a própria roda. O eixo é oco, seguindo a roda com tolerâncias muito estreitas .

Raios

Uma roda com raios em exposição no Museu Nacional do Irã , em Teerã . A roda é datada do final do segundo milênio aC e foi escavada em Choqa Zanbil .

Um raio é uma das várias hastes que irradiam do centro de uma roda (o cubo onde o eixo se conecta), conectando o cubo à superfície de tração redonda. O termo originalmente se referia a partes de um tronco que havia sido dividido longitudinalmente em quatro ou seis seções. Os membros radiais de uma roda de vagão foram feitos entalhando um raio (de um tronco) em sua forma final. Um spokeshave é uma ferramenta desenvolvida originalmente para esse fim. Eventualmente, o termo falado foi mais comumente aplicado ao produto acabado do trabalho do fabricante de rodas , do que aos materiais usados.

Arame

Os aros das rodas de arame (ou "rodas com raios de arame") são conectadas aos seus cubos por meio de raios de arame . Embora esses fios sejam geralmente mais rígidos do que um cabo de aço comum , eles funcionam mecanicamente da mesma forma que os fios flexíveis tensionados , mantendo o aro verdadeiro enquanto suportam as cargas aplicadas.

Rodas de arame são usadas na maioria das bicicletas e ainda são usadas em muitas motocicletas . Eles foram inventados pelo engenheiro aeronáutico George Cayley e usados ​​pela primeira vez em bicicletas por James Starley . Um processo de montagem de rodas de arame é descrito como construção de rodas .

Um automóvel MGA de 1957 com rodas de arame

Pneu / Pneu

Pneus de carro empilhados e em pé

Um pneu (em inglês americano e inglês canadense ) ou pneu (em alguns países da Comunidade , como Reino Unido, Índia , África do Sul , Austrália e Nova Zelândia ) é uma cobertura em forma de anel que se ajusta ao redor de um aro de roda para protegê-lo e permitir um veículo melhor desempenho fornecendo uma almofada flexível que absorve choques, mantendo a roda em contato próximo com o solo. A própria palavra pode ser derivada da palavra "amarrar", que se refere à parte externa do anel de aço de uma roda de carro de madeira que amarra os segmentos de madeira (ver Etimologia abaixo).

Os materiais fundamentais dos pneus modernos são borracha sintética , borracha natural , tecido e arame, junto com outros compostos químicos. Eles consistem em um piso e um corpo. A banda de rodagem fornece tração enquanto o corpo garante suporte. Antes da invenção da borracha, as primeiras versões de pneus eram simplesmente faixas de metal que se encaixavam em rodas de madeira para evitar o desgaste. Hoje, a grande maioria dos pneus são estruturas infláveis pneumáticas , compreendendo um corpo em forma de donut de cordas e fios revestidos de borracha e geralmente preenchidos com ar comprimido para formar uma almofada inflável. Os pneus pneumáticos são usados ​​em muitos tipos de veículos, como carros , bicicletas , motocicletas , caminhões , escavadeiras e aeronaves .

Acessórios protuberantes ou cobrindo

Condições extremas fora de estrada resultaram na invenção de vários tipos de tampas de roda, que podem ser construídas como acessórios removíveis ou como tampas permanentes. Rodas como essa não são necessariamente redondas ou têm painéis que tornam a área de contato com o solo plana.

Exemplos:

  • Correntes para neve - conjuntos de correntes especialmente projetados que envolvem o pneu para fornecer maior aderência, projetados para neve profunda.
  • Roda Dreadnaught - Um tipo de painéis articulados permanentemente fixados para uso geral fora de estrada extremo. Eles não estão conectados diretamente às rodas, mas entre si.
  • Roda Pedrail - Sistema de carris que suporta os painéis que sustentam o veículo. Estes não precisam necessariamente ser construídos como um círculo (roda) e, portanto, também são uma forma de trilha contínua .
  • Uma versão dos exemplos acima (nome desconhecido para o escritor) foi comumente usada na artilharia pesada durante a Primeira Guerra Mundial . Exemplos específicos: Cannone da 149/35 A e o Big Bertha . Esses eram painéis que eram conectados entre si por múltiplas dobradiças e podiam ser instalados sobre uma roda contemporânea.
  • Trilha contínua - Um sistema de correntes / painéis articulados e articulados que cobrem várias rodas de forma a permitir que a massa dos veículos seja distribuída no espaço entre as rodas posicionadas na frente / atrás de outras rodas.
  • "Totes de pneu" - Um saco projetado para cobrir um pneu para melhorar a tração em neve profunda.

Alternativas

Embora as rodas sejam amplamente utilizadas para transporte terrestre, existem alternativas, algumas das quais são adequadas para terrenos onde as rodas são ineficazes. Métodos alternativos para transporte terrestre sem rodas incluem:

Simbolismo

A roda também se tornou uma forte metáfora cultural e espiritual para um ciclo ou repetição regular (ver chakra , reencarnação , Yin e Yang, entre outros). Como tal e devido ao terreno difícil, os veículos com rodas eram proibidos no antigo Tibete . A roda na China antiga é vista como um símbolo de saúde e força e utilizada por algumas aldeias como uma ferramenta para prever a saúde e o sucesso futuros. O diâmetro da roda é um indicador da saúde futura da pessoa.

A roda alada é um símbolo de progresso, visto em muitos contextos, incluindo o brasão de armas do Panamá , o logotipo da Patrulha Rodoviária Estadual de Ohio e a Ferrovia Estadual da Tailândia . A roda também é figura proeminente na bandeira da Índia . A roda, neste caso, representa a lei ( dharma ). Também aparece na bandeira do povo Romani , sugerindo sua história nômade e suas origens indígenas.

A introdução das rodas com raios ( carruagens ) na Idade Média do Bronze parece ter trazido um certo prestígio. A cruz do sol parece ter um significado na religião da Idade do Bronze , substituindo o conceito anterior de uma barcaça solar pela carruagem solar mais "moderna" e tecnologicamente avançada . A roda também era um símbolo solar para os antigos egípcios .

No uso moderno, a 'invenção da roda' pode ser considerada um símbolo de uma das primeiras tecnologias da civilização primitiva, ao lado da agricultura e do trabalho em metal, e, portanto, ser usada como uma referência para avaliar o nível de progresso social.

Veja também

Referências

links externos