Màquines: Tipus, Funcionament i Classificació

Màquines: Definicions i Conceptes Clau

Les màquines són una infinitat d'artefactes, des dels més simples fins als més complexos, enginyats per l'ésser humà amb l'objectiu de satisfer les seves necessitats amb el mínim esforç possible. La força i la distància són factors clau que intervenen en el treball:

W (Treball, Joule) = F (Força, Newton) x D (Distància, Metre)

Potència: Treball realitzat per unitat de temps.

P (Potència, Watt) = W (Treball, Joule) / T (Temps, Segons)

Parts Fonamentals d'una Màquina

• Estructura: L'esquelet de la màquina on es fixen les altres parts.
• Motor: L'ànima de la màquina, permet el moviment.
• Elements transmissors i transformadors del moviment: Transmeten força i moviment des del motor fins a les parts que els aprofiten.
• Circuits i elements de control: Encarregats d'engegar i aturar la màquina, i de variar-ne les condicions de treball.

Rendiment d'una Màquina

El rendiment d'una màquina és el quocient entre el treball útil i l'energia d'entrada. Es calcula de la següent manera:

Rendiment = (Treball útil / Energia d'entrada) x 100

Classificació de les Màquines

Les màquines es poden classificar segons diversos criteris:

• Segons el tipus de transformació:
  • Energètica (Ex: cotxe)
  • Informació (Ex: ordinador)
• Segons el lloc d'aplicació:
  • Llar (Ex: microones)
  • Transport (Ex: cotxe)
  • Agricultura (Ex: tractor)
  • Indústria (Ex: robot)
• Segons el moviment:
  • Dinàmiques (Ex: molinet de cafè)
  • Estàtiques (Ex: transformador)

Mecanismes Simples: Palanques i Altres

Palanques

Les palanques permeten realitzar tasques amb menys esforç. La fórmula bàsica és:

Fa x Da = Fc x Dc

On:

• Fa: Força aplicada
• Da: Distància de la força aplicada al punt de suport
• Fc: Força de càrrega (resistència)
• Dc: Distància de la càrrega al punt de suport

Tipus de palanques:

• Primer grau: El punt de suport està entre la força aplicada i la càrrega.
• Segon grau: La càrrega està entre el punt de suport i la força aplicada.
• Tercer grau: La força aplicada està entre el punt de suport i la càrrega.

Pla Inclinat

El pla inclinat és una aplicació senzilla i útil per pujar o baixar càrregues. La relació entre les forces i les distàncies és:

F2 = F1 x D1 / D2

Cargol

Un cargol és, essencialment, un pla inclinat que s'enrotlla sobre una superfície cilíndrica.

Politja i Polispast

Una politja és una roda amb una ranura per on passa una corda o corretja. Un polispast és un sistema de politges combinades (fixes i mòbils) que permet elevar càrregues amb menys esforç.

Cargol d'Arquimedes

El cargol d'Arquimedes funcionava girant una manovella, fent que l'aigua ascendís per l'interior del cargol mitjançant una rosca horitzontal.

Relació de Transmissió

La relació de transmissió (RT) és la relació entre la velocitat de sortida i la velocitat d'entrada d'un sistema de transmissió (per exemple, engranatges o politges).

RT = Velocitat de sortida / Velocitat d'entrada (en RPM o min^-1)