Maquinas simples 3o eso, Guías, Proyectos, Investigaciones de Tecnología

¡Descarga Maquinas simples 3o eso y más Guías, Proyectos, Investigaciones en PDF de Tecnología solo en Docsity!

MÀQUINES: MÀQUINES SIMPLES

TECNOLOGIES | Versió impresa

1. INTrOdUCCIó

1.1. Màquines i eines

Una eina és tot aquell objecte fabricat per fer una acció determinada i que s’utilitza amb la mà. Una màquina és un conjunt de mecanismes amb moviments coordinats, capaç de transformar energia en treball útil. Tota màquina posseeix tres característiques essencials que la diferencien de tot tipus d’eines i altres mecanismes:

• Realitza un treball útil.
• Consumeix energia.
• Està constituïda per un conjunt de mecanismes.

1.2. Elements d’una màquina

En qualsevol màquina podem distingir tres elements indispensables que la conformen:

- Estructura Està formada per suports, bancades, xassís i tots els elements que sostenen els me- canismes que fan funcionar la màquina. L’estructura ha de poder sostenir el pes de la màquina i resistir tots els esforços mecànics que es derivin del seu funcionament: vibracions, tensions, etc. - Motor És l’element que transforma l’energia en treball que podem utilitzar mitjançant la resta de mecanismes. Segons la procedència de l’energia, podem distingir màquines mogudes a sang (per acció directa d’animals o humans), pel vent, per corrents d’ai- gua, per vapor, per corrents elèctrics, etc. - Mecanismes Són les peces que reben el moviment generat i el transmeten a altres parts de la màquina per crear el treball útil.

1. LES MÀQUINES SIMPLES

1.1. Esquema general

Les màquines simples consten només d’un senzill mecanisme per transformar l’energia muscular, tot utilitzant-la per produir treball.

Aquest quocient, l’anomenem avantatge mecànic (Am) de la palanca, i ens informa de la força que hem de fer per obtenir una força resultant.

• Si fem força a una palanca i aquesta en fa una de resultant igual que la nostra (F = R), l’avantatge mecànic d’aquesta palanca és 1.
• Si la força que fem és més petita que la que en resulta, la relacióR/F és major que 1 i parlem de palanques amb avantatge mecànic.
• Si tenim una palanca que ens torna una força (R) més petita que la que nosaltres hi apliquem (F), el quocient R/F és menor que 1, i parlem aleshores de palanques amb desavantatge mecànic. Si passem la F a la dreta i la dr a l’esquerra ens queda la següent equació: Com veieu, l’avantatge mecànic (Am) depèn directament de la distància de cada extrem al fulcre, és a dir, d’on estigui situat aquest.

1.2.4. Tipus de palanques

- Palanca de primer gènere El fulcre sempre el trobem al mig, amb els punts d’aplicació de la F i de la R a extrem i extrem. Aquest tipus de palanca pot presentar avantatges mecànics majors o menors que 1, depenent de la posició del fulcre. Les tenalles i tisores són palanques de primer gènere. Tenen el fulcre on s’ajunten les dues peces. - Palanca de segon gènere El fulcre està situat a un extrem i el punt d’aplicació de la força resistent queda entre el fulcre i el punt d’aplicació de la força motriu. Aquestes palanques sempre presenten avantatge mecànic, sempre tenen un coefi- cient R/F > 1. L’exemple clàssic és el carretó, en què el fulcre és la roda.

- Palanca de tercer gènere En aquest gènere de palanca tornem a trobar el fulcre en un extrem, però ara és el punt de l’aplicació de la força (F) el que es troba enmig del fulcre i el punt d’aplicació de la força resistent (R). L’avantatge mecànic de la palanca de tercer gènere sempre és més petit que 1. Les palanques de tercer gènere s’usen per a treballs que requereixen forces petites, però en els quals cal una bona precisió i control, com és el cas de les pinces, o per allargar el punt d’aplicació d’una força, com és el cas d’una escombra.

1.3. El pla inclinat

Un pla inclinat és una superfície plana dotada d’una certa inclinació respecte l’horitzon- tal. Permet aixecar objectes des d’un nivell inferior a un de superior aplicant menys força de la que caldria si ho féssim directament en vertical. La força que caldria vèncer per elevar en vertical un cos és igual al seu pes (P). La força necessària per fer-ho amb l’ajut d’un pla inclinat (F) és menor. L’expressió que relaciona el pes del cos que volem elevar i la força que cal aplicar per fer- ho amb un pla inclinat s’anomena llei del pla inclinat : F · I = P · h Simplement diu que, com més llarg sigui el pla inclinat per a una altura determinada, menor serà la força que hagi de fer-se per aixecar un pes utilitzant-lo.

1.4. El torn

El torn consta d’un cilindre o corró amb una manovella que permet fer-lo girar. El corró recull la corda i eleva l’objecte que desitgem aixecar. La força resistent R és la que fa la corda per aixecar la galleda. Aquesta força és igual que el pes de la galleda però en sentit contrari. En el torn hem de tenir en compte, a més, el radi de gir de la manovella (rm) i el radi del cilindre del torn (rc).

1.5.2. Politges mòbils

Quan a una politja fixa se li afegeix una politja mòbil, hem creat un polispast. Els polispasts sí que presenten avantatge mecànic, perquè el pes de l’objecte ara es car- rega també sobre l’eix de la politja i no directament al final de la corda. L’avantatge mecànic dels polispasts depèn directament del nombre de politges mòbils (n) de què constin. Si volem fer la meitat de força, posarem una politja mòbil; si en volem fer un quart, en posarem dues, etc. A partir d’aquesta equació podem deduir la llei del polispast :

2. TrANSMISSIó dEL MOVIMENT

Anomenem part motriu o entrada del sistema de transmissió a la part de la màquina que ja posseeix el moviment. En canvi, la part que rep el moviment serà la part conduïda o sortida del sistema de transmissió.

2.1. Període i freqüència

Quan un moviment és un cicle que es va repetint cada cert temps, parlem d’un movi- ment periòdic. El temps que triga a repetir-se el cicle és el període del moviment ( T ) , i es mesura en segons (s). Una altra magnitud que ens pot ser molt útil per estudiar aquests tipus de moviments és la freqüència ( F o n ) , que és el nombre de cicles que es fan per cada unitat de temps, i s’expres- sa en hertzs (Hz). La freqüència és la inversa del període: F = 1/T o n = 1/T I a l’inrevés, el període és la inversa de la freqüència: T = 1 /F o T = 1 /n

2.2. relació de transmissió

La relació de transmissió (i) es defineix com el quocient entre la freqüència de la part conduïda i la freqüència de la part motriu: Com a quocient de dues magnituds amb les mateixes unitats, la relació de transmissió no té unitats. Per calcular la relació de transmissió d’un sistema format per molts elements, tan sols cal dividir la freqüència del darrer element entre la freqüència del primer.

2.3. Classificació

Segons el valor de la relació de transmissió, podem classificar el sistema com a reductor, multiplicador o directe.

• Sii és 1: la part conduïda es mou a la mateixa freqüència que la motriu. Es parla de transmissió directa o natural.
• Sii és major que 1: la part conduïda es mou a una freqüència més alta que la motriu. Parlem aleshores d’un muntatge multiplicador.
• Sii és menor que 1: la part conduïda es mou a una freqüència més baixa que la mo- triu. Ens trobem davant d’un muntatge reductor.

2.4. Sistemes de transmissió

Gràcies als sistemes de transmissió podem modificar les propietats dels moviments.

2.4.1. Sistema politges-corretja

Consta d’una corretja que uneix dues politges.

- Llei de transmissió El producte del radi per la freqüència es manté en les dues politges: r 1 · n 1 = r 2 · n 2 - relació de transmissió

2.4.2. Engranatges

L’engranatge consisteix en un sistema de dues rodes dentades que encaixen, de manera que es transmeten la força i el moviment, a través de la zona de contacte.