Conceptes bàsics de mecànica: Màquines, mecanismes i equilibri

1. Conceptes fonamentals de mecànica

1.1. Definició de màquina i mecanisme

• Màquina: Sistema format per un o més conjunts mecànics amb parts mòbils i, eventualment, per altres conjunts, concebut per portar a terme una tasca determinada, que normalment comporta la realització de treball o la transformació d'energia.
• Mecanisme: Conjunt d'elements mecànics que realitza funcions de guiatge i transmissió relacionades amb els moviments i les forces en el si d'una màquina. Un mecanisme, per tant, forma part d'una màquina dins de la qual desenvolupa una funció determinada, com ara una caixa de canvis o una transmissió.

Estudi estàtic

S'analitzen els aspectes relatius a l'equilibri de les forces que hi actuen. L'estàtica estudia l'equilibri dels cossos en estat de repòs, és a dir, en absència de moviment; per tant, s'ocupa del disseny i càlcul de les estructures de suport en edificis o màquines. També permet determinar les forces que es generen en les barres i peces mòbils d'un mecanisme.

Estudi cinemàtic/dinàmic

Comprèn l'anàlisi de les forces i els moviments que s'originen d'acord amb els mecanismes adoptats per tal que realitzin la funció que han de dur a terme.

1.2. Equilibri del punt material

Quan les forces que actuen en un cos extens són concurrents, podem reduir el cos a una partícula o a un punt material sobre el qual se situen les línies d'acció de les forces. Un punt material és un cos d'una determinada massa però adimensional, és a dir, sense dimensions.

Segons la primera llei de Newton: quan en un cos la suma de les forces que hi actuen és nul·la, el cos roman en repòs o en moviment rectilini uniforme.

1.3. Equilibri del sòlid rígid

Es considera un sòlid rígid un cos d'una determinada massa en el qual la distància entre dos punts qualssevol no varia, siguin quines siguin les forces que hi actuen. El seu equilibri estàtic depèn també del que estableix la primera llei de Newton, però cal tenir en compte que no sempre les forces que actuen en un cos són concurrents.

1.4. Parell de forces i diagrama del cos lliure

Parell de forces: Dues forces amb les seves direccions paral·leles, però amb sentit contrari, equidistants d'un punt, generen un moment respecte al punt O anomenat parell de forces.

Diagrama del cos lliure: Consisteix a dibuixar el cos aïllat de la resta de cossos que estan en contacte amb aquest. Aleshores, s'han de dibuixar totes les forces exteriors que actuen sobre el cos i les reaccions que també exerceixen els altres cossos que estan en contacte.