Ruota e asse

Una ruota che gira su un asse permette al carico di rotolare invece di strisciare sul terreno, e lo sfregamento si sposta in un piccolo cuscinetto ingrassato. I carri a ruote comparvero in Mesopotamia e in Europa intorno al 3500 a.C., e in seguito lo stesso principio fece girare argani, mulini e ruote idrauliche.

Che cos’è

La ruota con asse è un disco fissato a un albero, o che gli gira intorno. Sotto un carro porta un carico sul terreno. In un argano da pozzo o in un argano verticale moltiplica la forza.

I rulli messi sotto una slitta vanno riportati davanti di continuo, mentre la ruota resta sotto il carico. La parte difficile, che richiese molto tempo, fu ottenere una ruota che girasse bene intorno a un asse fisso.

La tavola ricostruisce un’antica ruota piena formata da tre assi di legno, un tipo trovato in molti scavi in Europa e nel Vicino Oriente, sotto un carro trainato da buoi del 3000 a.C. circa.

Come funziona

Sui rulli il carico avanza con facilità, ma ogni rullo che resta indietro va riportato davanti.

Una slitta trascinata preme tutto il suo peso sui pattini e supera ogni asperità strisciando. Su ruote lo sfregamento avviene in un solo punto, piccolo, tra l’asse e il foro in cui gira, mentre il cerchione rotola sul terreno.

Il vantaggio viene dalla leva, perché la superficie dell’asse è molto più vicina al centro del cerchione. In una ruota di 70 centimetri di diametro che gira su un asse spesso 7 centimetri, il cerchione ha una leva dieci volte maggiore, quindi la trazione necessaria per vincere l’attrito dell’asse è circa un decimo di quell’attrito. Il cerchione deve comunque rotolare sul terreno, e sulle strade molli o accidentate questo aggiunge una resistenza propria. Il grasso, di solito sego animale o catrame, riduce ancora l’attrito dell’asse.

Un asse troppo sottile si spezza, uno troppo spesso aumenta l’attrito. Il foro deve essere rotondo e liscio, l’asse aderente ma senza forzare. In alcuni carri antichi le ruote erano bloccate sulle estremità squadrate dell’asse e giravano insieme a esso, mentre la parte centrale, arrotondata, ruotava in appositi supporti sotto il pianale. Nella maggior parte dei carri successivi l’assale era fisso: le ruote giravano sulle sue estremità, trattenute da acciarini.

Come costruirlo

Una ruota piena per un carretto a mano leggero si può fare con attrezzi manuali. I passaggi che seguono sono una traccia, senza disegni quotati; un carro per carichi pesanti o da traino animale richiede l’esperienza di un carradore.

Scegliere il legno. Serve un legno duro, tenace e ben stagionato, come quercia, frassino o olmo. Occorrono tre tavole spesse circa 5 centimetri, quella centrale più larga delle due laterali.

Ricavare il disco. Accostare le tavole lungo i bordi e tracciare un cerchio con una corda e un picchetto. Incidere scanalature di traverso rispetto alla fibra e piantarvi due traverse di legno duro che blocchino le tavole, con caviglie di legno tra una tavola e l’altra. Poi segare il contorno seguendo il cerchio.

Fare il mozzo. Al centro serve uno spessore maggiore perché la ruota non sbandi, quindi su ciascuna faccia si fissa un blocco tornito, il mozzo, con caviglie di legno duro incollate che attraversano tutto il disco. Forare il passaggio dell’asse perpendicolare al disco, poi lisciarlo con una raspa o con una barra di ferro arroventata.

Sagomare l’asse. Sbozzare con l’ascia un pezzo di legno duro diritto e senza nodi. Assottigliare le estremità perché entrino nei fori con un leggero gioco e praticare in ciascuna punta un foro passante per l’acciarino, appena oltre il punto in cui staranno il mozzo e la rondella. Imbullonare l’asse sotto il pianale con blocchi di legno o staffe di ferro.

Montare e provare. Ingrassare le estremità, infilare le ruote, aggiungere le rondelle e piantare a fondo gli acciarini. Ogni ruota deve girare libera e diritta, senza oscillare. Caricare il carro un po’ alla volta e controllare i giunti dopo ogni prova.

Sicurezza. Asce, scuri e trivelle provocano tagli profondi: tenere entrambe le mani dietro il filo. Un carro carico in pendenza può sfuggire e schiacciare chi gli sta davanti, quindi le prove si fanno in piano e alle soste si bloccano le ruote con dei cunei. Se si brucia il foro dell’asse con un ferro rovente, tenere dell’acqua a portata di mano.

Storia ed evoluzione

Tra il 3600 e il 3300 a.C. circa, tracce della ruota compaiono in un’area molto vasta. Alcune tavolette d’argilla di Uruk, in Mesopotamia, usano un segno per indicare il carro. Un vaso di Bronocice, nella Polonia meridionale, porta inciso quello che sembra un carro a quattro ruote. Altri ritrovamenti vengono dal Caucaso settentrionale e dalle steppe a nord del Mar Nero. Gli archeologi discutono ancora su dove sia nata l’idea.

Una ruota di carro da guerra dell’età del bronzo: sei raggi e un cerchio di gavelli curvati, molto più leggera di un disco pieno.

La ruota più antica giunta fino a noi fu trovata nel 2002 nelle Paludi di Lubiana, in Slovenia. Misura circa 70 centimetri di diametro, è fatta di tavole di frassino tenute insieme da traverse di quercia, e la datazione al radiocarbonio la colloca tra il 3350 e il 3100 a.C. circa. Il suo asse di quercia, lungo circa 1,2 metri, ha le estremità quadrate che si incastravano nella ruota.

Secondo l’antropologo David Anthony la ruota arrivò tardi per colpa degli attrezzi. Per ricavare fori rotondi e assi ben diritti servivano scalpelli e sgorbie di rame fuso, che nel Vicino Oriente si diffusero solo dopo il 4000 a.C. circa.

La cerchiatura: l’anello di ferro si monta caldo e, raffreddandosi, si restringe e serra la ruota.

Le ruote piene erano robuste ma pesanti, adatte ai lenti carri trainati da buoi. Intorno al 2000 a.C. le genti della cultura di Sintashta, a est degli Urali, costruirono ruote leggere a raggi e le montarono su carri da guerra a due ruote trainati da cavalli. Nei secoli successivi ruote a raggi e carri da guerra si diffusero in Egitto, in Grecia e in Cina.

Nel I millennio a.C. i carradori celti cominciarono a rivestire il bordo della ruota con un unico cerchione di ferro, montato a caldo perché restringendosi stringesse i giunti. Il metodo rimase in uso fino al XX secolo.

Nell’Ottocento arrivarono le ruote a raggi di filo metallico in tensione, abbastanza leggere per la bicicletta, e poi gli pneumatici di gomma gonfiati ad aria. Un asse ferroviario funziona ancora allo stesso modo: il carico poggia su un piccolo cuscinetto lubrificato mentre la ruota rotola sulla rotaia.