Les màquines simples

Departament de Tecnologia 3r d’ESO

Cinta Prats

1

Les màquines simples Cinta Prats


Cinta Prats

2

1. Conceptes previs

1.1. Definició i funció d’una màquina

1.2. Parts d’una màquina

1.3. Tipus de moviments en una màquina

1.4. Principis físics d’una màquina

1.5. Tipus de màquines

2. Les màquines simples

2.1. La palanca

2.2. El Pla inclinat

2.3. El cargol i la femella

2.4. La roda

2.5. La manovella

2.6. El torn

2.7. La politja

2.8. La corriola

2.9. La roda dentada


Cinta Prats

3

1. Conceptes previs sobre les màquines

1.1. Definició i funció d’una màquina

Les màquines donen resposta a la necessitat humana de fer més feina sense

cansar-se i de fer-les sempre amb les mateixes condicions(igual de bé), ja que

no ens de preocupar per l’estat subjectiu( ganes de treballar, estat

d’avorriment,etc) de la màquina.

Una màquina és el conjunt de mecanismes amb moviments coordinats capaç

de transformar energia en treball útil .

A continuació exposem exemples de màquines conegudes per tots vosaltres

1.2. Parts d’una màquina

Les parts d’una màquina són : l’estructura i els mecanismes

PARTS D’UNA MÀQUINA

L’ESTRUCTURA MECANISMES

Constituïda per una sèrie d’elements units entre si que serveixen de suport dels mecanismes.

Constituïda per un conjunt de peces (eixos,rodes,guies, politges ,engranatges,etc)que, acoblades entre si , transmeten, regulen o modifiquen l’energia i les forces que actuen en una màquina.


Cinta Prats

4

1.3. tipus de moviments d’una màquina

1.4. Principis físics d’una màquina

Existeix diferents paràmetres físics a tenir en compte en una màquina :

Força Treball Potència Rendiment

F (N) P(N)

W = F · X en Joules (J)

W

P = ------- t

W en Joules (J) t en segons (s) P en Watts (W)

P tb CV , 1CV = 736W

P útil o consumida

η=--------------------

P absorb o cosumida

Tipus de moviments de les màquines Moviment RECTI LINI Moviment CIRCULAR Moviment ALTERNATIU

És aquell que quan li apliquem una força se l’obliga a desplaçar-se descrivint una trajectòria en sentit HORITZONTAL o VERTICAL

És aquell que quan li apliquem una força se l’obliga a desplaçar-se descrivint una trajectòria CORBA

És aquell que quan li apliquem una força se l’obliga a desplaçar-se en descrivint una trajectòria ALTERNATIVA (sentit i direcció diferent)


Cinta Prats

5

PROBLEMES DE TREBALL, POTÈNCIA I RENDIMENT

1. Calcula el treball realitzat per una màquina que utilitza una força de 30 N i

desplaça un pes de 15 m .Solució:450J

2. Aplicant una força de 3000N s’arrossega un sofà a una distància de 8 m.

Quin treball ha realitzat?.Solució: 24000J

3. Calcula el treball el treball realitzat per un tractor que arrossega una arada

al llarg de 100 metres amb una força de tracció de 12500N. Solució : 1250000J

4. Calcula la potència d’un ascensor que pot pujar un pes de 100Kg a una

altura de 20 m en un temps de 20 segons.Solució: 19600W.

5. Quant de temps triga a fer un treball de 1500j una màquina de 500W de

potència?.Solució: 3 segons

6. Calcula el treball realitzat per una grua en aixecar una biga a 12 m

d’altura, sabent que la força que desenvolupa el seu motor és de 8000N.Busca

també la potència si sabem que per realitzar l’operació necessitem 1 minut.

Solució: 96000J i 1600W.

7. Calcula la potència desenvolupada per un ascensor en pujar un pes de

100 Kg a una altura de 15 m en 30 segons .Solució : 490W.

8. Un automòbil es desplaça a una velocitat de 90 Km/h i per mantenir

aquesta velocitat ha de vèncer un conjunt de forces equivalents a

2400N.Determina el treball fet per l’automòbil en un recorregut de 10 Km i la

potència desenvolupada en Kw i en CV. Solució: 24.000.000J; 60Kw i 81,52

CV.

9. Un ascensor i la seva càrrega pesen 12.000N.Si puja des d’una planta

baixa fins a 5é pis situat a 12m d’altura en un temps de dos minuts, calcula en

referència al motor que acciona la càrrega:

a) El treball realitzat durant la maniobra. 144.000J


Cinta Prats

6

b) La potència desenvolupada 1.200w

c) L’energia consumida, si el seu rendiment és del 85%. 169.411,76J.

10. Una persona va en bicicleta i recorre un trajecte de 20Km.Si la força que ha hagut de vèncer durant el desplaçament ha estat de 150N, quin treball realitzat?. Solució:3.000.000J 11. Una màquina aixeca un pes de 750 N a un metre d’alçada en un temps d’un segon.Quina potència ha de desenvolupar en CV i Kw?Solució: 1,01CV i 0,75 Kw. 12. Un Salt d’aigua pot subministrar una potència de 300 KW.Quina potència útil podrà subministrar una roda hidràulica si es calcula que té un rendiment del 75% ? Solució:225 Kw 13. Una grua ha d’aixecar un pes de 3000 N a una alçada de 10 m.

Determina:

a) El treball realitzat durant la maniobra.Solució:30.000J

b) La potència desenvolupada si el temps que ha durat és un minut.Solució:

500 W

c) L’energia consumida per la grua si el seu rendiment és del 75%.

Solució:40.000J

d)

1.5.Tipus de màquines

Segons la complexitat o senzillesa del mecanisme de la màquina podem

classificar les màquines en dos grans grups : Màquines simples i màquines

complexes .


Cinta Prats

7

A continuació estudiarem les màquines simples més importants .

2.Les màquines simples

2.1. La palanca

MÀQUINES SIMPLES MÀQUINES COMPLEXES

La classificació segons el número d’elements i la manera com transmeten l’energia que reben

Són les que bàsicament utilitzen l’energia muscular i serveixen de base per al disseny i la construcció d’altres màquines .

�La palanca

�El pla inclinat

�La roda

�El cargol

�La manovella

�El torn

Es fonamenten amb les màquines simples i són formades per mecanismes que transformen el moviment de l’element motriu fins a la resta d’elements .

�Màquines motrius o motors : Converteix l’energia elèctrica en energia mecànica.

�Màquines generadores : A partir d’energia mecànica la transformen en elèctrica.La dinamo , o bé l’alternador.

�Màquines operatives: Transformen qualsevol tipus d’energia en treball. P.e. La serra

Constituïdes per una barra rígida i llarga que es recolza sobre un punt FULCRE.En aplicar en un punt de la barra una força petita( que s’anomena FORÇA o POTÈNCIA) aquesta permet vèncer una força més gran anomenada RESISTÈNCIA, situada en un altre punt de la barra.


Cinta Prats

8

En funció d’on estigui situat el fulcre respecte la resistència i la força tenim tres

tipus de palanques :

a) Palanca de primer gènere

b) Palanca de segon gènere

c) Palanca de tercer gènere

Aplicacions de les palanques :

Primer gènere

Segon gènere

Tercer gènere

Primer gènere

Segon gènere

Tercer gènere


Cinta Prats

9

La relació entre el braç, la força i la potència hi ha una relació anomenada : Llei

de la palanca .

2.2. El pla inclinat

Exemple Calcula el valor de la força F que serà necessaria per vèncer la resistència R

�És un pla que té una inclinació respecte l’horitzontal.

�S’utilitza per desplaçar un objecte des d’un nivell fins un altre més elevat amb menys esforç que si s’enlairés el mateix objecte verticalment.


Cinta Prats

10

2.3. El cargol i la femella

Les parts d’una rosca són

CARGOL Peça cilíndrica o cònica que té un canal exterior en forma d’hélix uniforme i contínua.

FEMELLA

És una peça amb un forat que té a la seva superfície interior una canal exterior en forma d’hèlix uniforme i contínua.

Si el canal de la femella i el del cargol són iguals , s’acoblen.

�Pas de rosca p : distància entre dos filets

�Avanç d’una rosca a : distància longitudinal que recorre un mateix filet en fer una volta .

�Nombre de filets d’una rosca(n) a = n· p

�Secció del filet de rosca: triangular,rodona, etc

� Flanc

�Obertura


Cinta Prats

11

El mecanisme cargol -femella s’utilitza :

� Element de fixació per a unions desmuntables.

�Transforma el moviment circular en linial .Aplicació : Cargol sense fi

Quan el cargol és fix i fem girar la femella , aquesta avança o retrocedeix segons el sentit de gir, i es desplaça longitudinalment un espai per volta igual a la distància p compresa entre dos filets consecutius, anomenat pas de rosca .

R és la resistència que s’ha de vèncer per desplaçar un cargol en fer-lo girar acoblat dins d’una femella .

en mm

en mm

en N en N

Per designar una rosca Sistema de rosca ens ve indicat pel DIÀMETRE DE ROSCA :

� M10 = SISTEMA MÈTRIC i que té un diàmetre de 10 mm


Cinta Prats

12

2.4.La roda

2.5. La manovella

La roda va aparéixer per facilitar el transport de càrregues , però ha esdevingut la base d’altres màquines simples com: el torn, la politja,les rodes dentades ,roda hidràulica,etc.

S’utilitza per girar manualment elements o mecanismes.


Cinta Prats

13

2.6.El torn

2.7. La politja

Format per un corró de fusta, acer , o un altre material, que porta fixada una corda i que es sosté pels seus extrems en un suport adequat. En un dels seus externs hi ha una manovella que quan s’acciona fa girar el corró i enrotlla o desenrotlla( depenent del sentit) la corda, la qual cosa fa baixar o pujar una càrrega amb més comoditat i menys esforç.

Peça cilíndrica de poc gruix, amb un forat central on es fixa l’eix. Les politges poden ser : planes, acanalades o dentades


Cinta Prats

14

2.8. La corriola

2.9. La roda dentada

Politja fixada en el seu eix que ens permet pujar o baixar objectes. Pel canal de la politja es fa passar una corda, en un dels extrems es penja una càrrega R i a l’altre s’aplica una força F necessària per enlairar l’objecte .

R

F

Dents

Entrants

Engranatge : quan un entrant d’una roda toca la dent d’un altra


Cinta Prats

15

Les característiques d’una roda dentada són

Els tipus de rodes dentades en funció de com tenen la disposició i forma de les

dents : rodes de dents rectes, rodes amb dents helicoïdals , rodes amb dentat

cònic, rodes amb dentat interior

1.Rodes amb dents rectes

2.Rodes amb dents helicoïdals

� Nombre de dents Z

� Pas

�Mòdul

�Cap i peu de la dent

�Altura

�Diàmetre primitiu(circunferència primitiva)

�Diàmetre exterior(circunferència exterior)


Cinta Prats

16

3.Roda amb dentat cònic

4.Roda amb dentat interior

Les màquines simples

Documents

Transcript of Les màquines simples