Nei sistemi lineari, il gioco e l'isteresi vengono spesso indicati come lo stesso fenomeno. Tuttavia, sebbene entrambi contribuiscano al gioco meccanico, le loro cause e i loro meccanismi di funzionamento sono differenti.
Reazione contraria: il nemico dei sistemi lineari

Il gioco meccanico è causato dal gioco, o tolleranza, tra le parti accoppiate, che introduce una zona morta quando si inverte la direzione di rotazione. Nella zona morta, non si verifica alcun movimento finché il gioco tra le parti accoppiate non viene eliminato.

I componenti che tipicamente presentano gioco includono viti a ricircolo di sfere, viti senza fine, sistemi a cinghia e puleggia e ingranaggi. Nei sistemi di cuscinetti a ricircolo, l'applicazione di un precarico può ridurre o eliminare il gioco eliminando il gioco tra le sfere (o i rulli) e le piste di rotolamento. Alcuni sistemi non a ricircolo utilizzano metodi alternativi, come molle o dadi per viti senza fine appositamente progettati, per ridurre o eliminare il gioco.

O forse no?

Sebbene il gioco meccanico sia generalmente considerato una caratteristica negativa dei sistemi meccanici, non è sempre dannoso. Innanzitutto, produrre componenti completamente privi di gioco è costoso e, nella maggior parte dei casi, impraticabile. Inoltre, i metodi per ridurre il gioco aumentano inevitabilmente l'attrito e l'usura. Se un certo grado di gioco è tollerabile nell'applicazione, i componenti disponibili saranno meno costosi, più facilmente reperibili e, in molti casi, avranno una durata maggiore. Negli ingranaggi e nei riduttori, un certo gioco è necessario per consentire agli ingranaggi di ingranare senza sollecitare eccessivamente i denti e aumentare l'attrito.
Che cos'è l'isteresi?

L'isteresi è spesso associata ai sistemi magnetici e si manifesta nei motori elettrici come perdita per isteresi. In parole semplici, l'isteresi è la relazione tra la reazione di un materiale a un carico iniziale (o forza magnetizzante) e il recupero del materiale una volta rimosso il carico (o la forza magnetizzante). Ad esempio, quando il ferro viene magnetizzato da un campo esterno, la magnetizzazione del ferro è in ritardo rispetto alla forza magnetizzante. Quando la forza magnetizzante viene rimossa, il ferro conserva una certa quantità di magnetismo. In altre parole, il ferro non ritorna completamente al suo stato non magnetizzato a meno che non venga applicata una forza magnetizzante opposta.

Nei sistemi meccanici, l'isteresi è correlata all'elasticità di un materiale. Ad esempio, quando le sfere d'acciaio in un dado a ricircolo di sfere si spostano dalla zona non portante alla zona portante, le forze a cui sono sottoposte aumentano, causandone una leggera deformazione. Tuttavia, a causa delle proprietà elastiche dell'acciaio, le sfere non ritornano completamente alla loro forma originale quando tornano nella zona non portante del dado. Questa deformazione microscopica persistente è dovuta all'isteresi.

L'isteresi influenza anche il comportamento degli alberi di trasmissione nei sistemi meccanici. Quando una coppia (una forza torsionale) viene applicata a un albero, si genera una sollecitazione interna che ne provoca la deformazione. Questa deformazione è detta deformazione (o deformazione torsionale, nel caso di carico torsionale). Nei materiali perfettamente elastici, la relazione tra sollecitazione e deformazione è lineare. Tuttavia, pochi materiali sono perfettamente elastici e la loro anelasticità determina una curva sforzo-deformazione non lineare. Questo comportamento non lineare, che varia al variare della forza, è detto isteresi.
Quando l'isteresi è rilevante nei sistemi lineari?

Ad eccezione degli stadi meccanici di altissima precisione, l'isteresi ha un effetto trascurabile sulla precisione e sulla ripetibilità del posizionamento e, nella maggior parte dei casi, gli effetti del gioco meccanico superano di gran lunga quelli dell'isteresi. Tuttavia, gli attuatori piezoelettrici, che si basano sulla deformazione del materiale per produrre movimento, possono presentare un'isteresi pari al 10-15% del movimento comandato. Il funzionamento degli attuatori piezoelettrici in un sistema a circuito chiuso può ridurre o eliminare gli effetti dell'isteresi.