Introducció a les Màquines, Mecanismes i Palanques

Definició de màquina

Una màquina és un conjunt de peces unides entre si amb la finalitat d’estalviar esforç en la realització de les feines.

Elements d’una màquina

• Mecanismes: Són els elements que transformen i transmeten el moviment.
• Estructures: Peça que suporta els mecanismes i que dona estabilitat a la màquina.

Classificació de les màquines

Segons la funció de les màquines:

• Motius: Transformen l’energia mecànica.
• Operatius: Transformen l’energia en treball útil.

Segons l’energia que facin servir: Energia hidràulica, eòlica, elèctrica, tèrmiques i solars.

Màquines simples

Una màquina simple és aquella que transforma l’energia muscular en treball útil.

Fórmules de càlcul:
F = P · h / L | L = F · P / H | P = L · F / H | H = L · F / P

On:
F: la força en Newtons (N).
P: pes en Newtons (N).
H: l'alçada en el sistema mètric.
L: longitud (L = k · H).

Rendiment mecànic

És la relació que hi ha entre el treball útil (o de sortida) i el treball d’entrada (o consumit). S’expressa en percentatge (%) i mai serà del 100% a causa de les pèrdues per fregament o l'efecte Joule (calor):

R = (Treball útil / Treball consumit) · 100

La Palanca

La palanca és una maquinària simple formada per una barra rígida recolzada sobre un punt anomenat FULCRE i que permet estalviar esforç.

Llei de la palanca

F · d1 = P · d2

Derivacions de la fórmula:
d1 = P · d2 / F | F = P · d2 / d1 | P = F · d1 / d2 | d2 = F · d1 / P

Tipus de palanques

• Primer grau: Tenen el fulcre entre el pes (P) i la força (F).
• Segon grau: El pes (P) es troba entre el fulcre i la força (F).
• Tercer grau: La força (F) es troba entre el fulcre i el pes (P).

El Cargol

Fórmules aplicades al cargol:
P = 2 · π · r · f / p
F = P · p / (2 · π · r)
r = P · p / (2 · π · f)
F = P · p / (2 · π · r)

Resum i repetició de conceptes

Definició de màquina: Conjunt de peces unides entre si amb la finalitat d’estalviar esforç en la realització de les feines.

Elements d’una màquina

• Mecanismes: Que transformen i transmeten el moviment.
• Estructures: Peça que suporta els mecanismes i que dona estabilitat a la màquina.

Classificació i tipologies

Segons les màquines:

• Motius: Transformen l’energia mecànica.
• Operatius: Transformen l’energia en treball útil.

Segons l’energia que facin servir: Energia hidràulica, eòlica, elèctrica, tèrmiques i solars.

Màquines simples i rendiment

Màquines simples: Aquella que transforma l’energia muscular en treball útil.
F = P · h / L | L = F · P / H | P = L · F / H | H = L · F / P
F: força (N), P: pes (N), H: alçada, L: longitud.

Rendiment mecànic: Relació entre el treball útil i el consumit. S'expressa en % i mai és del 100% per fregament o efecte Joule.
R = (Treball útil / Treball consumit) · 100

La Palanca i el Cargol

Palanca: Maquinària simple amb barra rígida i fulcre. Llei: F · d1 = P · d2.
Tipus: Primer grau (fulcre al mig), Segon grau (pes al mig), Tercer grau (força al mig).

Cargol:
P = 2 · π · r · f / p | F = P · p / (2 · π · r) | r = P · p / (2 · π · f) | F = P · p / (2 · π · r)