STEP #03 - La scienza

La costruzione e il funzionamento della locomotiva abbracciano numerose discipline scientifiche, quali la meccanica applicata ai corpi in movimento, la termodinamica, la fluidodinamica e la gasdinamica.

Il primo che riuscì a far muovere un veicolo su rotaia grazie alla forza del vapore fu l'inventore inglese Richard Trevithick nel 1804. La sua macchina era costituita semplicemente da una caldaia in ferro con un camino posto presso la bocca di caricamento del carbone. Il vapore prodotto veniva convogliato ad un cilindro orizzontale al lato opposto del camino, che veniva utilizzato per garantire il movimento della macchina. La caldaia raggiungeva la pressione di circa 2,8 bar, ed era dotata di una valvola sfogo per le sovrapposizioni. 

Questa macchina può essere considerata come il precursore della locomotiva; il vero "padre" della locomotiva è George Stephenson, che nel 1814 costruì la "Blucher". Pur essendo un'applicazione meccanica tradizionale, essa conteneva alcune innovazioni: ruote dotate di bordini interni per far aderire più facilmente la macchina sul binario e cilindri collegati, per la prima volta, direttamente alle ruote motrici. Però questa locomotiva non risolveva il problema principale delle macchine su rotaia dell'epoca: la scarsa produzione di vapore nella caldaia.

La prima vera locomotiva moderna fu la "Rocket", ideata dallo stesso Stephenson e da suo figlio Robert. Per la prima volta troviamo una caldaia multi-tubolare, cioè costituita da molti tubi di fiamma che convogliano nella caldaia, in maniera tale da aumentare la produzione di vapore nella caldaia e, quindi, la superficie di riscaldamento della macchina.

La produzione di locomotive a vapore è continuata fino alla fine del XX secolo, con una continua evoluzione nelle dimensioni e nella potenza del motore e nel 1908 venne creato il motore a turbina e, nel 1938, si raggiunse il record di velocità di 202 km/h. Tuttavia sopraggiunse la necessità di sostituire il motore a vapore con un altro che riducesse i costi di esercizio, dovuti all'utilizzo del carbone e ai lunghi tempi di preparazione al servizio. La soluzione fu trovata nei motori elettrici, e così nacque la locomotiva elettrica.

La locomotiva ora abbraccia una nuova disciplina scientifica: l'elettrodinamica. Il precursore di questa nuova locomotiva risale al 1879; questa fu creata da Ernst Werner von Siemens, e utilizzava energia elettrica a corrente continua, a tensione, però, piuttosto bassa. La prima locomotiva ferroviaria è la FS E.430, nata in Italia, sulla linea della Valtellina, e utilizzava un motore a corrente alternata trifase a 3600 volt e 15 Hz. Nel 1955 si raggiunse un record di velocità, di  315 km/h da parte di una locomotiva elettrica francese. I treni odierni prendono spunto dalle locomotive elettriche.

Fonti:

-https://it.wikipedia.org/wiki/Locomotiva