Mecanismes, Estructures i Forces Bàsiques en Tecnologia

Conceptes Bàsics de Mecanismes i Estructures

A continuació, es presenten alguns conceptes fonamentals relacionats amb mecanismes, estructures i forces.

Estructures Resistents

Elements que suporten càrregues i mantenen la forma d'una construcció:

• La biga
• El pilar
• El tirant
• L'escairament
• El tensor o el cable
• etc.

Transmissió de Moviments i Esforços

Mecanismes utilitzats per transmetre o transformar moviment i força:

• La palanca
• La roda
• L'eix
• La manovella (o maneta)
• La politja (o corriola)
• El torn
• El cabrestant
• El polispast
• El cargol sense fi
• Els engranatges
• El reductor de velocitat
• El trinquet
• L'embragatge
• La roda lliure
• El gat (pinyó-cremallera)
• La biela
• L'èmbol
• El cigonyal
• L'excèntrica
• La lleva
• El cargol i la femella
• etc.

Acumulació i Transformació de l'Energia

Elements que emmagatzemen o canvien la forma de l'energia mecànica:

• El volant d'inèrcia
• Les gomes
• Les molles
• La ballesta
• El fleix
• El fre
• etc.

Connexió, Control i Detenció en Circuits

Components utilitzats per controlar el flux o l'estat en sistemes (sovint elèctrics o fluids, però el context original sembla mecànic/general):

• La vàlvula
• L'interruptor
• El commutador
• El polsador
• La resistència
• etc.

Descripció de Components Específics

La Roda

Part circular d'una màquina que pot girar sobre el seu eix. Pot servir com a estructura portant d'un mòbil o com a element transmissor de moviment en un mecanisme. És útil per a reduir el fregament entre superfícies.

L'Eix

Peça cilíndrica llarga i estreta, que està fixa i serveix de sosteniment i centre de revolució a una, dues o més rodes. Permet la rotació al voltant del seu eix de simetria.

El Manubri

És un conjunt de palanca i manovella (o maneta) que pot transmetre un esforç a un eix i donar-li un moviment de rotació.

L'Excèntrica

És una roda que gira al voltant d'un punt que no és el seu centre. Transforma el moviment circular en oscil·latori.

La Biela i l'Èmbol

La biela és una peça d'acer que uneix dues parts d'un mecanisme i que transforma un moviment circular en un altre de rectilini alternatiu; avança i retrocedeix alternativament.

L'èmbol o pistó és una peça cilíndrica que s'ajusta a l'interior d'un cilindre per on es mou alternativament endavant i endarrere. Serveix per a comprimir un gas o per a rebre un moviment del propi gas, com passa als motors d'explosió dels vehicles.

El cilindre té unes vàlvules que s'obren i es tanquen rítmicament gràcies a un arbre de lleves. Així es produeix l'admissió del combustible i l'expulsió dels gasos residuals.

Tipus d'Esforços Més Importants

Els principals tipus d'esforços que poden actuar sobre els materials o estructures són:

• Tracció: Estirar-lo i fer-lo més llarg.
• Compressió: Xafar-lo, esclafar-lo.
• Cisalla: Tallar-lo amb les tisores.
• Flexió: Doblegar-lo, plegar-lo.

Estructures

Estructures Naturals

Han estat creades per la naturalesa, ja sigui per processos evolutius o per lleis físiques de la matèria.

Inanimades

Degudes a les lleis físiques, abasten un gran camp des del cosmos fins a l'àtom.

Biològiques

Fruit de la constant adaptació evolutiva dels éssers vius al seu entorn.

La Palanca

Una màquina simple utilitzada per multiplicar la força o canviar la direcció d'un moviment.

• 1r gènere: Exemple: tisores.
• 2n gènere: Exemple: trencanous, pinces de depilar.

Anomenem braç de força (Bf) la distància que hi ha des del lloc on fem la força fins al fulcre o punt de suport de la palanca.

Diem braç de resistència (Br) la distància que hi ha entre el pes que volem vèncer i el fulcre.

Fórmula de la Palanca

La relació entre la força (F), la resistència (R), el braç de força (Bf) i el braç de resistència (Br) és:

F · Bf = R · Br