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Titolo: Cos'è l'impedenza meccanica?

Salva a tutti
sto studiando gli attuatori realizzati al MIT e che si chiamano "series
elastic actuator". Nella trattazione trovo più volte il concetto di
impedenza meccanica in uscita. Non riesco a spiegarmi questo concetto.
Qualcuno può darmi una mano?
Grazie mille.
Xep

Per spiegare tale concetto è utile avere qualche conoscenza di elettrotecnica.
In generale si definisce impedenza (generalizzata) il rapporto tra una variabile di sforzo (intensiva)
e una di portata. Il rapporto inverso,  Y = variabile di portata/variabile di forzo è detta ammettenza
generalizzata.
 Es. elettrico  impedenza  Z = v/i   v= ddp (di sforzo), i = corrente (di portata)
Nel caso meccanico (di traslazione) le grandezze in gioco sono forza F ( di portata ) e velocità v (di sforzo).
Attenzione !! Per ragioni storiche l'impedenza meccanica ( e solo quella !)
è definita come rapporto tra variabile di portata/vra. di sforzo.
impedenza meccanica  Zm = F/v
E' quindi in realtà un'ammettenza e come tale va trattata nei calcoli.
Nel campo elettrico le impedenza in serie si sommano, le impedenza meccaniche
essendo in realtà ammettenze seguono la regola ( delle impedenze in parallelo)
1/Zm eq = 1/Zm1 + 1/Zm2 + ..... + 1/Zm n
e viceversa le impedenze meccaniche in parallelo si sommano.
esempi di impedenze meccaniche:   w =   pulsazione (frequenza)
1) molla     Zm = K/j w      ----/\/\/\/\/\-----
K=costante elastica della molla
2) smorzatore viscoso   Zm = C             |
                                                          | --- |
In pratica ammortizzatore                    | --- |
C= costante di resistenza                     |      |
idraulica                                             +---+
                                                              |
3) massa  Zm = j w M          |
                                     + -----+   |
                                      |          |   |
                                     +------+  |
                                     ----------+
                                            |
Tali elementi meccanici sono stati trasformati in bipoli e
si possono studiare circuiti meccanici con le stesse tecniche di quelli
elettrici ( Kirchoff, generatore equivalente, ecc. )
Ciao.
-- 
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Ti ringrazio per la risposta, ma a causa della mia ignoranza meccanica
quello che non riesco a spiegarmi è proprio il concetto dal punto di vista
pratico. Posso dire che l'impedenza meccanica è quella grandezza che
impedisce al mio attuatore di generare la forza da me desiderata? Posso
vedere l'impedenza come l'insieme di tutti quei parametri che si oppongono
alla generazione "pura" della forza?
Aspetto una tua considerazione  :-)
e grazie per la prima risposta
ciao
Xep

Ti faccio un esempio elettrico, che spero non ti crei problemi.
Tu mi chiedi se l'impedenza meccanica è quella grandezza che impedisce
al mio attuatore di generare la forza desiderata.
La risposta in generale è no.
Proviamo a fare un esempio elettrico ( ricordando che impedenza
meccanica = ammettenza)
Nel caso di CA si ha   Z=v/i    essendo v ed i variabili nel tempo
si definisce ammettenza Y l'inverso di tale rapporto Y=i/v.
Nel campo meccanico la corrente è rappresentata da una forza ( grandezza
di portata ) e la ddp è rappresentata dalla velocità ( grandezza di
sforzo ).
Poniamo di avere il seguente esempio
                        _______
   i   ---->------|______|---->---------- ?
                              Y
Si può dire che l'ammettenza è quella grandezza che impedisce al
generatore di corrente di generare la forza desiderata ?
La risposta è no, quello che cambia è la ddp ( sia in termini di modulo
sia in termini di sfasamento)
in base alla relazione v=i/Y.
Caso diverso è se abbiamo reti di ammettenze o di impedenze ( serie,
parallelo, nodi ecc. ).
Il  classico esempio è quello che si ha nelle misure di tensione con i
voltmetri.
Se l'impedenza d'ingresso dello strumento è bassa, l'inserzione del
voltmetro comporta un errore nella misura
che dipende dal valore di tale impedenza ( attenzione, non ricordo bene
se il valore deve essere basso o alto nel voltmetro o nell'amperometro
ma comunque se conosci un pò di elettrotecnica dovresti aver visto
queste cose).
Passiamo al caso meccanico ( generatore di corrente= generatore di
forza, ddp= velocità).
Come nel caso elettrico anche le forze possono essere costanti nel tempo
( corrente continua, rete con resistenze )
o variabili anche con legge sinusoidale ( CA rete con impedenze ) o con
legge anche non alternata.
Esempio: ruota di automobile che passa su una buca della strada.
Alla ruota sono collegate 3 impedenze meccaniche ( ammettenze
generalizzate) in parallelo ( mi sembra).
Le 3 impedenze sono : 1) molla della sospensione 2)ammortizzatore 3)
massa collegata alla ruota ( possiamo pensare 1/4 della massa totale del
veicolo)
La buca della strada è il mio generatore di forza ( legge variabile nel
tempo, impulso a gradino ?)
questa forza viene poi suddivisa nelle 3 ammettenze ( è difficile
ragionare al contrario essendo abituati alle impedenze)
quello che cambia può essere il valore della forza ( solo perchè c'è un
circuito di ammettenze , vedi reti elettriche con più impedenze) ma
sicuramente cambia la velocità del punto collegato all'altro estremo
dell'impedenza meccanica.
Se infatti il circuito fosse costituito da solo una delle impedenze
meccaniche, ad esempio sospensione senza molla e con solo ammortizzatore
( elemnto smorzatore) si sentirebbe la buca, mentre se ci fosse solo la
molla l'automobile in assenza di attrito continuerebbe ad oscillare su è
giù all' infinito ( manca l'ammortizatore che smorza l'oscillazione ).
Questa spiegazione non è sicuramente rigorosa ma spero che abbia potuto
chiarirti le idee.
Ciao
-- 
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