IX SEZIONE

MACCHINE E TECNOLOGIA ROMANA

Se consideriamo la grande civiltà di Roma, Caput Mundi, destinata a dominare il mondo fino ad allora conosciuto, la vastità e la lunga durata dell’ impero romano, dobbiamo riconoscere ai Romani, oltre una grande organizzazione politica e militare, anche un elevato livello tecnologico, che rese possibile sia la costruzione di grandi opere edilizie, palazzi, templi, acquedotti, anfiteatri, strade, ecc., sia lo sviluppo della forza militare e l’ espansione del commercio.

Il raggiungimento di tali livelli tecnologici è dovuto anche all’ assimilazione della cultura delle popolazioni elleniche presenti nel bacino del Mediterraneo.

Nel corso della storia la tecnologia si è evoluta: l’ uomo è passato dallo sfruttamento dell’ energia umana a quella animale e, di seguito, a quella idrica, a quella sprigionata dalla torba, dal carbone, dal petrolio, fino al nucleare. I Romani sfruttarono in particolare l’ energia idrica per realizzare mirabili macchine, destinate a raccogliere l’ acqua dai fiumi e portarla alle utenze volute; a macinare grano, a effettuare il taglio del legname, a frantumare metalli grezzi, ecc.

Buona parte della tecnologia da loro adottata ci è stata tramandata da Marco Vitruvio Pollione, architetto e ingegnere romano del I sec. a.C., nella sua opera De Architectura, dove in particolare, nel Liber X, l’ autore ci illustra i principi di funzionamento ed i criteri di costruzione di macchine per svariati impieghi.

Nel Museo Storico-Didattico del Legionario Romano sono esposte alcune di queste macchine, riprodotte fedelmente da Sergio Iacomoni, Presidente del Gruppo Storico Romano, con l’ obiettivo di presentare ai visitatori quelle ritenute più celebri e che hanno fatto la storia dell’ evoluzione meccanica.

 

  1. CARRUCOLA COMPOSTA

  2. 111b CARRUCOLA Fig. 2                                                     111a CARRUCOLA Fig 1

Questa macchina, adatta al sollevamento di carichi con una forza ridotta, era impiegata nell’ antica Roma per la costruzione di templi e di edifici pubblici, come ci tramanda Vitruvio nel libro X, II della sua opera De Architectura.

Riferendoci alla Fig. 1, le pulegge A e B sono fissate a due pali; le pulegge C e D , solidali tra loro, sono mobili e libere di alzarsi o abbassarsi, azionando la fune nel tratto Tf. La fune, partendo dal tratto Tf, passa per la puleggia A, poi scende in D (tratto T1), risale in B (tratto T4), riscende in C (tratto T2) e infine risale (tratto T3) ed è fissata al perno Pab situato sotto la puleggia B. Al perno Pcd, posto sotto le puleggia D, è fissata la corda Tp, cui viene fissato il peso P, da sollevare.

Poiché in un sistema così fatto la corda è libera di scorrere in tutte le pulegge, il peso P, applicato a Tp, si ripartisce, in egual misura, sui tratti T1, T2, T3 e T4. Su ciascuno di questi tratti di corda abbiamo quindi una forza pari a P/4. In particolare la forza P/4 del tratto T1 si trasferisce interamente al tratto Tf. In condizioni statiche, pertanto, possiamo sostenere il peso P con una forza pari a P/4,  cioè pari ad un quarto del peso P.

In condizioni dinamiche invece dobbiamo considerare le forze di attrito dei perni delle pulegge e della fune e per sollevare il peso P dobbiamo esercitare una forza pari a F =  n . P/4, dove n è un numero maggiore di 1, che tiene conto delle suddette forze di attrito.

In condizioni ideali di attriti nulli, cioè n = 1, possiamo sollevare il peso P con una forza pari ad un quarto del peso stesso. In realtà, a causa degli attriti, la forza da esercitare è un po’ maggiore, tanto maggiore quanto più forti sono gli attriti.

Di contro, per sollevare il peso ad una altezza H, ciascun tratto di corda T1, T2, T3 e T4 dovrà scorrere di una quantità pari ad H e quindi la corda nel tratto Tf deve essere tirata per una lunghezza quadrupla di H, cioè pari a  L = 4H (Fig. 2)

 

  1. RUOTA IDRAULICA

  2. 112a RUOTA IDRAULICA                                                      112b RUOTA IDRAULICA Funzionamento

La ruota idraulica, descritta da Vitruvio nel libro X, IV della sua opera De Architectura, è una noria con la funzione di sollevare l’ acqua da un corso idrico e convogliarla in una vasca di raccolta o in un canale di distribuzione.

E’ costituita da una ruota verticale, di diametro proporzionato all’ altezza da raggiungere, munita di raggi di legno che terminano a forma di pala. Attorno alla circonferenza sono attaccati dei vasi in terracotta o metallo, come in figura.

Se la parte inferiore della ruota viene immersa nell’ acqua che scorre in un fiume o in un canale, la ruota è messa in rotazione dalla corrente per mezzo delle pale. I vasi immersi si riempiono di acqua e, in successione, giunti nella parte superiore rovesciano il loro contenuto in una vasca di raccolta.

Secondo alcune fonti, si presume che la prima ruota idraulica rudimentale sia stata utilizzata dallo scienziato-scrittore Filone di Bisanzio nel III sec. a.C. Alcuni ritengono che questa macchina abbia avuto le sue origini in Mesopotamia intorno al 200 a.C. e da qui si sarebbe poi diffusa nelle province dell’ impero romano.

Nel tempo si è evoluta e migliorata e il suo impiego si è protratto fino ai nostri giorni.

Un tempo le fontane della reggia di Versailles erano alimentate da una serie di norie sulla Senna, denominata la Macchina di Marly, dal nome della località dove era installata la macchina.

Norie ancora funzionanti, con diametri fino a 20 metri si trovano tutt’ ora in Siria nella città di Hama, sul fiume Oronte.

 

  1. MULINO AD ACQUA

  2. 113a MULINO AD ACQUA                                 113b MULINO AD ACQUA

Molto probabilmente l’ invenzione del mulino ad acqua giunse a Roma dalla Turchia nel 66 a.C., dopo la conquista romana del regno di Mitridate.

Vitruvio, ingegnere romano vissuto nel I sec. d.C., nel libro X, V della sua opera De Architectura, ci descrive accuratamente il funzionamento di questa macchina.

Una ruota idraulica verticale, munita di raggi di legno che terminano a forma di pala, è immersa, nella parte inferiore nell’ acqua corrente di un fiume o di corso d’ acqua. Le pale, spinte dalla forza della corrente, fanno girare la ruota. Ad una estremità dell’ asse della ruota è fissata un’ altra ruota dentata, che gira solidale con la ruota idraulica. Accanto a questa ruota dentata ve n’ è un’ altra disposta orizzontalmente e di dimensioni maggiori, anch’ essa dentata, su cui l’ altra si va ad ingranare. Così i denti della ruota collegata all’ asse trasmettono il moto al disco orizzontale, che girando determina il movimento circolare della mola sovrastante.

L’ importanza dell’ introduzione del mulino ad acqua sta nel fatto che al posto della forza muscolare umana o di animali, impiegata per far girare la macina, con questa macchina si applicava solo la forza motrice dell’ acqua, con risparmio di uomini o di animali.

Il mulino ad acqua trovò largo impiego nel mondo romano.

Dal I sec. a.C. fino al VII sec. d.C. sono note un’ ottantina di attestazioni e ne sono stati ritrovati resti archeologici in almeno 40 località, soprattutto in Gran Bretagna e in Francia. Presso Arles è stato scoperto un mulino ad acqua, che sembra potesse macinare grano e produrre farina per 80.000 persone.

GRU

080 GRU

La gru romana era una macchina, costruita in legno, destinata al sollevamento e allo spostamento di carichi pesanti. Era impiegata nella costruzione di ponti o acquedotti, quando i Romani dovevano superare problemi connessi all’ attraversamento di corsi d’ acqua nel primo caso o al trasporto dell’ acqua nel secondo caso. Era impiegata anche come macchina bellica, mediante la quale, con un braccio sporgente dalle mura, si calava una tenaglia per afferrare macchine o oggetti del nemico.