Mecanismes i Màquines: Una Guia Completa

Una màquina és un conjunt de peces o òrgans acoblats entre si que permeten aprofitar, transformar, dirigir o regular l'acció d'una força, muscular o d'altres orígens, amb l'objectiu d'ajudar les persones en la realització de les seves feines diàries. Qualsevol màquina està formada per una sèrie de mecanismes compostos de peces acoblades entre si, la qual cosa permet transformar l'energia que rep en una altra forma d'energia. Les eines són estris manuals que s'utilitzen per treballar materials. Quan aquestes eines es munten en màquines que substitueixen l'acció de l'ésser humà per una sèrie de moviments mecànics, s'obté una màquina eina.

Components Bàsics d'una Màquina

Una màquina es constitueix bàsicament per:

• L'estructura: Conjunt d'elements units entre si que serveixen de suport als mecanismes de la màquina.
• Mecanismes: Formats per un conjunt de peces que, acoblades entre si, transmeten, regulen o modifiquen l'energia i les forces que actuen en una màquina.

Tipus de Moviments en Màquines

Els tipus de moviments que generalment pot realitzar una màquina bàsicament són:

• Moviment rectilini: És el que fa un objecte en aplicar-li una força que l'obliga a desplaçar-se descrivint una trajectòria en línia recta.
• Moviment curvilini: És el que presenta un objecte en aplicar-li una força que fa que es desplaci descrivint una trajectòria corba.
• Moviment alternatiu: És aquell que es fa en la mateixa direcció i en sentit diferent de manera alternativa, és a dir, que té una trajectòria d'anada i una de tornada.

Conceptes Fonamentals en Mecànica

• Força (F): És tota causa capaç de modificar l'estat de repòs o de moviment d'un cos. S'expressa en Newtons (N).
• Treball (W): És el resultat que s'obté en aplicar una força a un cos i fer que aquest es desplaci un espai determinat (Δx). S'expressa en Joules (J).
• Potència (P): La potència d'una màquina indica la quantitat de treball que és capaç de realitzar en un temps determinat (t). S'expressa en Watts (W).
• Rendiment: En qualsevol màquina, el treball subministrat o treball motor (Wm), i el que realment realitza la màquina o treball útil (Wu), no són iguals, ja que una part del treball motor es transforma generalment en calor dins de la mateixa màquina. Així doncs, el rendiment mecànic (η) és la relació entre el treball útil obtingut per la màquina i el treball motor aplicat per obtenir aquest treball.

Classificació de les Màquines

Les màquines poden ser:

• Simples: Les que bàsicament utilitzen i transformen l'energia muscular i serveixen de base per al disseny i la construcció d'altres màquines.
• Màquines complexes: Es fonamenten en les màquines simples. Són formades per mecanismes que transformen el moviment des de l'element fins a la resta de components que executen el treball per al qual està dissenyada la màquina.

Tipus de Màquines Complexes

• Les màquines motrius són les que converteixen en energia mecànica altres formes d'energia, com ara l'energia hidràulica o l'energia elèctrica.
• Les màquines generadores: Són les que reben energia hidràulica, eòlica, fòssil, etc., i la transformen en energia elèctrica, com en el cas dels generadors i dinamos.
• Les màquines operatives: Són les màquines que transformen un tipus d'energia en treball útil.

Mecanismes Bàsics

La Palanca

Una palanca consisteix en una barra llarga i rígida que es recolza en un punt de suport anomenat fulcre, sobre el qual gira i es pot trobar en qualsevol lloc de la seva llargada. En aplicar en un punt de la barra una força relativament petita, que s'anomena potència, aquesta permet vèncer una altra força més gran anomenada resistència, situada en un altre punt de la barra. Com més a prop sigui el fulcre de la resistència, menys força cal fer.

Tipus de Palanques

• De primer gènere: Són les que tenen el fulcre situat entre la potència i la resistència.
• De segon gènere: Són les que tenen la resistència situada entre la potència i el fulcre.
• De tercer gènere: Són les que tenen la potència situada entre el fulcre i la resistència; es fan servir en pinces.

El Pla Inclinat

Es un pla que té una inclinació determinada respecte al pla horitzontal i serveix per desplaçar un objecte d'un nivell fins a un altre de més elevat amb menys esforç que si s'enlairés el mateix objecte verticalment sense utilitzar cap mecanisme. En un pla de longitud (L), la força (F) necessària per traslladar un pes (P) des d'una posició A fins a una altra B que es troba a una alçada (h), sense tenir en compte el fregament, ve determinada per aquesta expressió: