Title: Màquines simples
Course: Appliquem la tecnologia 3r d'ESO - Curs 2017/18 > Section: Tema 5. Mecanismes i màquines que ens ajuden

Màquines simples

Màquines i les seves magnituds

1.- Màquines

Estem continuament utilitzant màquines en el nostre dia a dia. Cada cop que fem servir un ascensor, obrim una porta, tallem un paper,.. utilitzem diferents elements que units entre si formen el que anomenem màquina.

Per tant, una màquina és un conjunt de mecanismes coordinats entre si per a realitzar a partir d'una energia d'entrada un treball útil o realitzar una transformació energètica.

Habitualment classificarem les màquines en dos grans grups :

- Màquines simples: estan formades per elements simples com per exemple la palanca, el pla inclinat, la roda,..
- Màquines complexes: estan formades per conjunts d'elements coordinats entre si. Alguns exemples són els motors, rellotges, avions,...

1.2.- Magnituds i unitats

Abans de començar a treballar amb les màquines cal tenir en compte algunes de les magnituds que s'utilitzaran per a realitzar els càlculs.

1.2.1. Treball

El treball és l'acció de provocar o modificar el moviment d'un cos a través d'una força.

El treball està directament relacionat per tant, amb la força que es realitza (F) i el moviment del cos o distància desplaçada (d).

W= Força x distància = F x d

Les seves unitats són :

Força – Newtons (N)

distància – metres (m)

Treball – Joules (J)

1.2.2 Energia

L'energia és la capacitat de realitzar un treball. Les unitats novament són els Joules (J). Aleshores treball i energia són el mateix?

No, podem pensar que qui ha de desplaçar un objecte desenvoluparà un treball de 500 J per exemple, però a la vegada consumirà del seu propi cos una energia de 500 J.

1.2.3 Potència

La potència és la relació que existeix entre el treball realitzat (W) per unitat de temps (t).

P = =

Potència – Watts (W)

Treball – Joules (J)

Temps – segons (s)

1.2.4. rendiment

La relació que existeix entre l'energia consumida i el treball obtingut s'anomena rendiment. Es representa habitualment en % i en una màquina real mai potser 100% ja que sempre hi ha algun tipus de pèrdues.

Rendiment =

La palanca

La Palanca

Una palanca és una màquina formada per una barra rígida que s'arrepenja en un punt de suport o fulcre. S'aplica una força en un extrem de la barra i obtenim una força a l'altre extrem per superar una resistència.

3.1 La llei de la palanca

Quan una palanca es troba en equilibri s'acompleix que la força que fem per la distància al punt de suport és igual a la resistència que volem superar per la distància a la qual es troba del punt de suport.

Això s'anomena la llei de la palanca i es representa de la següent forma

Força x Braç de Força = Resistència x Braç Resistent

F x Bf = R x Br

De vegades ens podem trobar la següent equació per a la llei de la palanca:

F x d1 = R x d2

on d1 equival al braç de força i d2 equival al braç resistent.

Quan més lluny fem la força del punt de suport menys força haurem de realitzar per a superar la resistència.

Comprova-ho tu mateix en aquest enllaç:

3.2 Tipus de palanques

Les palanques es classifiquen segons quin és l'element que es troba al mig de la palanca

1^r Grau: Es troba al mig el punt de suport.

2^n Grau: Es troba al mig la resistència.

3^r Grau: Es troba al mig la força que apliquem

El pla inclinat

Es tracta d'una rampa que ens permet desplaçar un cos des d'un nivell inferior a un superior realitzant menys esforç que si ho féssim verticalment. És una màquina extremadament simple i és per això que s'ha utilitzat des de l'antiguitat.

Segurament quan vas a la muntanya per un camí t'hauràs fixa't que no puja verticalment fins a dalt de tot, sinó que va fent ziga-zaga. Això ens permet fer menys esforç per arribar al nostre objectiu.

El fet d'arrossegar l'objecte ens permet realitzar menys força i per tant consumir menys energia.

El pla inclinat es basa novament amb la llei de la palanca.

Força x Longitud del pla = Resistència x alçada

F * L = R * h

3.1 Aplicacions del pla inclinat

Cargol

Una de les aplicacions més conegudes del pla inclinat són els cargols. Aquests estan formats per rosques, que no deixen de ser un pla inclinat que dona voltes en una superfície cilíndrica.

Tascó o falca

La falca o tascó és una peça en forma de prisma amb base triangular que permet trencar pedres o troncs. La força aplicada es transmet a les cares de l'element.

La politja

Una politja és una roda acanalada per on fem passar una corda per tal d'elevar un cos a una alçada determinada. El seu principi de funcionament es basa en la palanca de 1^r grau.

4.1.Politja simple

La politja simple ens permet elevar un cos a una alçada determinada però realitzant la mateixa força que la resistència que volem superar, per tant, no existeix cap avantatge mecànic.

Aleshores per a que serveix? Imagineu pujar un sac a un 3^r pis. No és el mateix estar a la finestra del 3^r pis i tibar per pujar el sac que des de el carrer tibar avall i ajudar amb el nostre cos a desplaçar el sac amunt.

4.2.Politjes mòbils o polispast

Si el que volem és obtenir un avantatge mecànic, i per tant realitzar menys força, haurem de fer servir un conjunt de dos o més politges. És el que s'anomena polispast.

La força que realitzarem va en funció de la quantitat de politges mòbils.

F =

A més politges mòbils menys força haurem d'aplicar per elevar una mateixa càrrega o resistència.

https://youtu.be/DoRjsJRNGn8