Due ruote dentate da venti e dodici denti ingranano e girano in senso opposto, e la piccola gira esattamente cinque terzi più veloce della grande, come richiede il rapporto di trasmissione. A destra oscilla l’ago di un contagiri vicino alla zona rossa, sotto gira lento il disco a fessure di un encoder con un sensore che lampeggia, e in basso un indice percorre la scala fino a tremila.
Scheda dell'unità
Fuori dal SI · meccanica della rotazione scheda 1/1 · rev. 2026-09Giro al minuto
Unità fuori dal SI · grandezza: frequenza di rotazione n · 1 min⁻¹ = 1/60 s⁻¹
L’unità che si legge sulla targa di un motore e si verifica con il lampo di una lampada
Sulla targa di ogni motore elettrico, accanto ai kilowatt e ai volt, è impresso un numero come 1450: tante volte l’albero gira in un minuto sotto carico nominale. È la grandezza più facile da immaginare e più difficile da vedere, perché già a qualche centinaio di giri al minuto l’occhio smette di distinguere i raggi e la ruota si confonde in un disco sfocato.
Per misurarla è servita l’astuzia. Il contagiri meccanico allargava delle masse con la forza centrifuga, quello elettrico usava una dinamo, e lo stroboscopio ha fatto la cosa più semplice: illumina l’albero con lampi brevi, e quando la loro frequenza coincide con quella di rotazione, il segno sull’albero si ferma come se l’albero fosse immobile. Ma si ferma anche con lampi due volte più radi, e più di un attrezzista è caduto in questa trappola.
Nel Sistema internazionale di unità il giro al minuto non esiste, ci sono solo il secondo alla meno uno e il radiante al secondo, ma macchine utensili, motori e giradischi continuano a parlare in minuti, perché vi stanno comodi i numeri tondi: 1500 per un motore a quattro poli su una rete a cinquanta hertz, 3000 per uno a due poli, trentatré e un terzo per un disco a microsolco.
Le norme scrivono min⁻¹ o r/min, i testi italiani giri/min, e rpm vive in minuscolo sulle targhe e nei cataloghi; RPM in maiuscolo si incontra, ma le norme non lo amano. Il numero di giri si indica con la lettera n, la velocità angolare con la lettera ω, in radianti al secondo.
La frequenza di rotazione in giri al secondo e la velocità angolare in radianti al secondo sono separate da un fattore 2π: un albero a 3000 giri/min compie cinquanta giri al secondo, ma la sua velocità angolare è di circa 314 rad/s. Scriverla come «50 Hz» per ω significa sbagliare di oltre sei volte.
01 · Definizione
albero · trasmissione · lampo · trappolaIl giro al minuto è la frequenza di rotazione alla quale un corpo compie un giro completo in sessanta secondi. Vale un sessantesimo di secondo alla meno uno, e la velocità angolare di questa rotazione è di 2π/60 radianti al secondo, cioè circa un decimo.
La frequenza di rotazione è comoda perché si può contare invece di misurare: basta sapere quanti giri sono stati fatti in un tempo noto. Per questo passa così facilmente attraverso gli ingranaggi — una coppia di ruote la divide o la moltiplica nel rapporto dei numeri di denti — e per questo l’industria la ama tanto, dove ogni macchina utensile si descrive con una gamma di velocità del mandrino.
Lo stroboscopio misura la frequenza di rotazione per coincidenza: quando la frequenza dei lampi è uguale a quella di rotazione, un punto segnato dell’albero si trova nello stesso posto a ogni lampo e sembra immobile. Ma lo stesso accade se i lampi sono più radi di un fattore intero: l’albero compie due, tre o quattro giri tra un lampo e l’altro, e l’occhio non se ne accorge. Lo si verifica raddoppiando la frequenza dei lampi: con una coincidenza vera appaiono allora due segni, con una multipla l’immobilità resta.
Un motore asincrono gira sempre un po’ sotto la velocità di sincronismo, e uno stroboscopio alimentato dalla stessa rete mostra questa differenza come una lenta deriva all’indietro del segno. Contando quante volte il segno fa il giro in un minuto, l’attrezzista ottiene lo scorrimento direttamente in giri, senza alcun contagiri.
La ruota arancione è sull’albero motore, quella turchese sull’albero di uscita, e su di essa brilla un unico segno. Le ruote sono sempre in presa: la piccola gira tante volte più veloce della grande quanti denti ha in meno, e in senso opposto. Con luce normale sono mostrate rallentate; accendete lo stroboscopio, e le due ruote appariranno come le mostrano i lampi: immobili, lente in avanti o all’indietro, e a volte con due o tre segni insieme.
Sull’asse, la frequenza dei lampi. Il tratto arancione alto è l’unica coincidenza onesta, in cui cade un lampo a ogni giro; i tratti turchesi alla sua sinistra sono lampi ogni due, tre e quattro giri, in cui il segno si ferma anch’esso; i trattini rossi a destra sono lampi più frequenti di un giro, in cui il segno si sdoppia e si triplica. La linea bianca è la vostra lampada.
02 · Conversione
unità · velocità periferica · potenza e coppiaDalla targa del motore al tagliente della fresa
La prima scheda converte i giri in frequenza al secondo, radianti e gradi. La seconda li trasforma in velocità periferica sul tagliente di utensili di vari diametri, e la terza mostra quale coppia serve per trasmettere una data potenza a questi giri.
Regola da ricordare: per ottenere i radianti al secondo dividete i giri al minuto per 9,55, e per ottenere la coppia in newton metro moltiplicate i kilowatt per 9550 e dividete per i giri.
I giri sulla targa di un motore asincrono sono nominali, a pieno carico; a vuoto l’albero gira quasi alla velocità di sincronismo, e in sovraccarico resta più indietro. Per il calcolo di una trasmissione si prende il valore nominale; per la verifica allo stroboscopio, quello che c’è davvero.
| Grandezza | Valore | Nota |
|---|---|---|
| {k} | {v} | {note} |
{text}
Quasi nove ordini di grandezza separano la rotazione della Terra dalla turbina del dentista, e tutti si scrivono con la stessa unità, anche se per l’estremo inferiore sarebbero più comodi i giorni per giro e per quello superiore i kilohertz. Notate che il primatista della natura, la pulsar più veloce conosciuta, gira quasi come il mandrino di una fresatrice ad alta velocità, solo che pesa da una volta e mezza a due volte la massa del Sole e misura un paio di decine di chilometri di diametro.
04 · Strumenti di misura
centrifugo · stroboscopio · ottico · encoderQuattro modi di contare ciò che non si vede
Due masse incernierate si allargano tanto più quanto più velocemente gira l’asse, e trascinano un manicotto, che fa girare l’ago. Lo stesso schema ha servito per cent’anni da regolatore delle macchine a vapore: il manicotto che saliva chiudeva la valvola del vapore.
La lampada lampeggia con frequenza regolabile, e l’attrezzista la regola finché il segno sull’albero non si ferma; la scala dello strumento è graduata direttamente in lampi al minuto. Non tocca affatto l’albero, ma richiede la verifica per raddoppio, altrimenti si può leggere metà della velocità vera.
Sull’albero si incolla una striscia di pellicola riflettente, e lo strumento conta quante volte al secondo il fascio riflesso torna al fotodiodo. Qui la trappola della metà non c’è, ma ce n’è un’altra: un secondo punto lucido sull’albero raddoppia la lettura.
Un disco con centinaia o migliaia di fessure è montato direttamente sull’albero, e la frequenza di rotazione si ottiene dividendo il numero di impulsi per il tempo e per il numero di fessure. Così la si misura in ogni servoazionamento e in ogni macchina a controllo numerico, centinaia di volte al secondo.
05 · Regole di scrittura
min⁻¹ · r/min · giri/min · senza puntoI giri non sono né hertz né radianti
La frequenza di rotazione si scrive con la lettera n e l’unità min⁻¹ o r/min, la velocità angolare con la lettera ω in radianti al secondo, e l’abbreviazione italiana giri/min si scrive senza punto finale.
Il primo errore confonde il minuto con il secondo e gonfia la frequenza di sessanta volte. Il secondo scrive la velocità angolare in hertz e perde il fattore 2π. Il terzo mette un punto in un’abbreviazione che non lo prevede. Il quarto aggiunge una potenza negativa a un’unità che contiene già «al minuto», il quinto dimentica del tutto il tempo e il sesto trasforma una frequenza in una durata.
06 · Unità vicine
s⁻¹ · rad/s · CVIl giro al minuto poggia su tre vicini: la frequenza al secondo, in cui si converte dividendo per sessanta, la velocità angolare con il suo fattore 2π e la potenza, che l’albero trasmette insieme alla coppia.
L’unità SI della frequenza di rotazione; anche lo hertz è formalmente un secondo alla meno uno, ma per consuetudine lo si riserva alle oscillazioni periodiche e non alla rotazione.
In essa è scritta tutta la meccanica della rotazione: la potenza è la coppia moltiplicata per la velocità angolare, e la velocità periferica è la velocità angolare moltiplicata per il raggio.
Watt la misurava con un cavallo che faceva girare un argano, cioè attraverso giri e sforzo; al banco prova la potenza di un motore si ricava ancora da coppia e giri.
Accanto, nel catalogo, si trovano cavallo vapore, che Watt ricavò dalla rotazione di un argano, e chilowattora, dove il disco del vecchio contatore contava anch’esso giri — non di un albero, ma di energia.
07 · Sezione storica
archivio · come si è imparato a vedere la rotazioneDalle masse di Watt ai lampi di Edgerton
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Il giro al minuto non ha un campione proprio, né gli serve: basta il secondo, e il giro si conta per definizione. Per molto tempo, però, il ruolo di riferimento per il conteggio dei giri lo ha svolto la rete elettrica. Un motore sincrono gira rigorosamente al ritmo della sua frequenza, e per questo i piatti dei giradischi portavano punti stroboscopici: sotto una lampada che sfarfalla cento volte al secondo, una fila di centottanta punti restava immobile esattamente a trentatré giri e un terzo.
La precisione di questa verifica era quella della rete, e i sistemi elettrici tengono il numero giornaliero di cicli con tanto rigore che gli orologi di rete non si discostano dall’ora astronomica di più di qualche secondo per anni. Così il campione di velocità di rotazione più diffuso non stava in un laboratorio, ma nella centrale elettrica, e ogni melomane ci verificava il proprio giradischi senza saperlo.