Màquines: Classificació, Parts i Exemples de Màquines Simples

Les màquines

Una màquina és un conjunt de mecanismes, amb moviments coordinats, que transforma una forma d'energia en treball útil o en un altre tipus d'energia. Les màquines són capaces de facilitar la realització de treball suplint o multiplicant l'esforç humà. Disposem de molts tipus de màquines i, segons les transformacions que fan, produeixen efectes diferents. En les figures següents en podem veure uns exemples.

Classificació de les màquines

- Màquines simples: son dispositius senzills, amb un o dos elements que només requereixen d'una força per a funcionar. S'utilitzen per multiplicar forces o moviment. Exemples: palanca, roda, pla inclinat...

- Màquines complexes: transformen l'energia d'entrada, que pot provenir de la natura (vent, aigua o foc) o d'algun combustible, en energia mecànica o altres energies. En general parlem de màquines motrius, com per exemple: un automòbil, una turbina, un tractor, un coet, un robot, etc.

Parts d'una màquina

Tot i la gran diversitat de màquines, en general en podem diferenciar quatre grans parts:

• L'estructura: és on es fixen totes les altres parts.
• El motor: és la peça fonamental encarregada de produir la transformació d'energia.
• Els dispositius de control.
• Els mecanismes: permeten transmetre força i moviment.

Les màquines simples

Les màquines simples són dispositius senzills, constituïdes bàsicament per un sol element, que s'apliquen per ampliar l'efecte d'una força i són la base per a la construcció d'altres màquines.

La palanca

La palanca és segurament la primera màquina simple, ja usada des del paleolític, que ens permet fer moltíssimes tasques fàcilment.

Una palanca consisteix en una barra rígida capaç de girar al voltant d'un punt de suport o fulcre.

Llei de la palanca: Per tal que la palanca estigui en equilibri, cal que el producte de la força F pel seu braç o distància de suport (d1) sigui igual al producte de la resistència pel seu braç o distància (d2).

F · d1 = R · d2

L'avantatge mecànic (i) és la relació que hi ha entre la força que podrem contrarestar amb una màquina simple, anomenada resistència (R), i la força (F) que cal aplicar-hi.

i = R / F

La roda

Un dels invents més notables de la humanitat és la roda. Les seves aplicacions són moltes: el transport de càrregues amb carros, la politja, la roda hidràulica, el torn, la roda de molí, etc.

(la politja i el polispant)

Una politja o corriola és una roda que té la superfície central en forma de canal per la qual es fa passar una corda o corretja. El seu principi de funcionament es el d'una palanca de primer grau.

La distància de F i R al punt de suport és la mateixa (radi de la politja). Si volem aixecar una càrrega (R), haurem de fer una força (F) d'igual magnitud.

F · d2 = R · d1

Si encara volem amplificar més la nostra força, llavors hem de fer servir una combinació de politges; és el que anomenem polispast. En funció del nombre de politges mòbils usades, podem obtenir avantatges mecànics més grans.

Els polispasts estan formats per politges fixes i politges mòbils. L'expressió que ens determina la força que hem de fer és aquesta:

F = R / 2n

F = força necessària per elevar la càrrega

R = valor de la càrrega

n = nombre de politges mòbils

Per saber la longitud de la corda estirada, fem servir la llei de la palanca:

F · l1 = R · l2

On: l1 = longitud de la corda estirada i l2 = alçada que puja la càrrega

El pla inclinat

El pla inclinat és una rampa que permet elevar càrregues, fent menys força que si ho féssim verticalment.

Per aixecar la càrrega del següent dibuix, des de terra fins al punt C, ho podríem fer per la rampa (partint de A) o aixecant-la des de B. El treball final serà el mateix. Quina és la diferència? La força que haurem de fer!!!

Si pugem la càrrega per la rampa, recorrerem una distància (L) més gran. En canvi, ens costarà menys esforç (F) que si la pugéssim a pols de B a C (h).

Si el treball és el mateix, podem dir que: F · L = R · h. Per tant:

F = (R · h) / L