U3 MÀQUINES SIMPLES

INTRODUCCIÓ

Utilitzem màquines de forma quotidiana. La majoria d'elles incorporen mecanismes que transmeten i/o transformen moviment. El disseny de màquines exigeix escollir el mecanisme adient, tant en qüestió dels elements que el composen com de materials i mides de cadascun.

En primer lloc cal diferenciar entre les màquines i eines.

Considerem una eina és tot objecte fabricat amb l'objectiu que realitzi una acció determinada i que s’utilitza amb les mans, en canvi 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:

   • Està constituïda per un conjunt de mecanismes.

A més cal tenir en compte que en qualsevol màquina podem distingir tres elements indispensables que la conformen:

• l'estructura: formada per suports, bancades, xassís i tots aquells els elements que sostenen els mecanismes 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.

• el 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’aigua, per vapor, per corrents elèctrics, etc.

• els mecanismes: són el conjunt de les peces que reben el moviment generat i el transmeten a altres parts de la màquina per crear el treball útil.

ASPECTES GENERALS DE LES MÀQUINES SIMPLES

Les màquines simples s'utilitzen normalment, per vèncer una força resistent o aixecar un pes en condicions més favorables. És a dir, realitzar un mateix treball amb un força aplicada menor. Aquest avantatge mecànic comporta haver d'aplicar la força seguint un recorregut ( lineal o angular) més llarg. Alhora, cal augmentar la velocitat per mantenir la mateixa potència.

Les màquines simples són dispositius que ens faciliten la realització de tasques amb més comoditat o per que haurem de realitzar una força petita per vèncer forces molt més grans.

Consten només d’un senzill mecanisme per transformar l’energia muscular, tot utilitzant-la per produir treball.

Totes aquestes màquines treballen amb un esquema equivalent que involucra dues forces:

• la força motriu: força aplicada sobre la màquina, indicada amb una F.

• la força resistent: força que realitza la feina que volem obtenir, i es representa amb una R.

Les màquines simples transformen sempre la força motriu (F) en força resistent (R).

La relació matemàtica entre les forces F i R s’anomena llei d’una màquina simple.

L'avantatge mecànic es defineix per a màquines simples, com el quocient entre la força resistent R i la força aplicada F.

Si el seu valor és més gran que la unitat, significa que hem de fer menys esforç per realitzar un determinat treball o aguantar el pes d'una càrrega. Quan l'avantatge mecànic és inferior a 1, passa tot el contrari. Per tant:

Quan la força resistent és el pes d'una càrrega, cal calcular el seu valor a partir de la massa de la càrrega i de l'acceleració de la gravetat.

El valor d'aquesta acceleració depèn de la localització geogràfica, de manera que no és igual a tot arreu. Un valor aproximat és

g = 9.8 N/Kg de manera que la força del pes s'expressa com a R = mg

on m correspon a la massa de la càrrega i

g correspon a l'acceleració de la gravetat.

La màquina es dissenya per tal que les forces aplicades siguin les desitjades, d'acord amb la força resistent a vèncer o el pes de la càrrega. El dossier permet l'estudi de les màquines simples: PALANCA, POLITJA, POLIPAST, TRÒCOLA, PLA INCLINAT, TASCÓ, TORN, CARAGOL.