2. Les màquines i els mecanismes
Què és una màquina?
Una màquina és un conjunt de peces o òrgans acoblats
entre si que permeten aprofitar, transformar, dirigir o
regular l’acció d’una força, amb l’objectiu de realitzar una
funció: un trepant, una premsa, una màquina de vapor,
etc.
Totes les màquines estan formades per una estructura i
mecanismes. L’estructura serveix de suport de la
màquina.
Els mecanismes són les parts de la màquina (eixos,
politges, engranatges, etc.) que tenen com a finalitat
modificar una força, un moviment o la velocitat d’aquest.
3. Tipus de moviments en una màquina
Moviment rectilini. Quan es produeix
seguint una trajectòria en línia recta tant en
sentit horitzontal com vertical.
Moviment curvilini. Quan es produeix
seguint una trajectòria corba.
Moviment alternatiu. Quan es produeix
seguint una mateixa direcció i en sentits
diferents de manera alternativa, seguint una
trajectòria d’anada i una de tornada.
4. Principis físics de les màquines
Força
Una força (F) és tota causa capaç de
modificar l’estat de repòs o de
moviment d’un cos. La seva unitat és
el Newton (N).
Un exemple de força és el pes d’un cos:
P(N) = m(Kg) · 9,8
5. Principis físics de les màquines
Treball
El treball (W) és el resultat que s’obté quan s’aplica
una força sobre un cos i aquest es desplaça una
distància determinada (Δx). La seva unitat és el
Joule (J).
W=F · Δx
Potència
La potència (P) d’una màquina és la quantitat de
treball que és capaç de realitzar en un temps
determinat. La seva unitat és el Watt (W).
W
P= W = P•t
t
6. Principis físics de les màquines
Rendiment
En una màquina, per obtenir un treball útil
(Wu) sempre s’ha de subministrar un treball
motor (Wm) o treball subministrat més
gran pel fet de que sempre hi ha pèrdues en
forma de calor. Així doncs, el rendiment (η)
és la relació entre el treball útil i el treball
motor:
Wu = η × Wm
Wu
η= Wu
Wm Wm =
η
7. Classificació de les màquines
Màquines simples: són les màquines més senzilles que
es pot considerar. Es coneixen des de molt antic.
Serveixen de base per al disseny de les màquines
complexes. Les màquines simples són: la palanca, la
roda, el pla inclinat, la roda, el cargol, la manovella
i el torn.
Màquines complexes: es fonamenten en les màquines
simples. Estan formades per mecanismes que
transformen una força, un moviment o la seva velocitat.
Es poden dividir en:
Motrius (motors): transformen altres formes
d’energia en energia mecànica.
Generadores: transformen altres formes d’energia
en energia elèctrica.
Operatives: transformen l’energia elèctrica,
pneumàtica, etc. En treball útil.
8. Les màquines simples: la palanca
La palanca consisteix en una barra o un
element llarg i rígid que es recolza en un
punt de suport, anomenat fulcre, sobre el
qual gira.
En aplicar sobre qualsevol punt de la barra
una força: la potència: F, s’aconsegueix
vèncer una altra força més gran: la
resistència: R, situada en un altre punt de
la barra.
Com més a prop és el fulcre de la
resistència que s’ha de vèncer, la potència
haurà de ser més petita.
9. Les màquines simples: tipus de palanques
De primer gènere: el fulcre està situat entre
la potència i la resistència. Exemples:
balances, alicates, tisores, tenalles, barreres
d’un pas a nivell...
10. Les màquines simples: tipus de palanques
De segon gènere: el fulcre està situat en un
extrem i la resistència entre el fulcre i la
potència. Exemples: carretons, trencanous,
pedals de fre dels cotxes...
11. Les màquines simples: tipus de palanques
De tercer gènere: el fulcre està situat en un
extrem i la potència entre el fulcre i la
resistència. Exemples: pinces, canyes de
pescar...
12. La llei de la palanca
La potència F multiplicada per la seva
distància al fulcre (d1) és igual a la
resistència R multiplicada per la seva
distància al fulcre (d2):
F · d1 = R · d 2
