Máquinas simples

Mecánica. Dinámica. Energía. Potencia. Mecanismos. Trabajo. Palanca. Plano inclinado. Clavo

  • Enviado por: NoNa
  • Idioma: catalán
  • País: España España
  • 18 páginas

publicidad

Parts d'una màquina

Una màquina està constituïda per l'estructura i els mecanismes.

L'estructura consta d'una sèrie d'elements units entre sí que serveixen de suport de les forces que actuen sobre la màquina i dels mecanismes que la formen.

Els mecanismes són formats per un conjunt d'elements que acoblats entre sí transmeten, regulen o modifiquen l'energia i les forces que actuen sobre una màquina.

EL TREBALL

El principi del funcionament de qualsevol màquina independentment de a seva constitució es basa en el concepte físic del treball. Aquest concepte ens fonamenta en l'acció que les forces fan en els cossos que actuen sobre ells.

S'anomena treball l'acció d'aplicar una o més forces sobre un cos i provocar o modificar el seu moviment.

T=F · e

Sistema Internacional

Sistema Tècnic

T= treball

Joule (J)

Kilogràmetre (Kgm)

F= força

Newton (N)

Kilopond (Kp)

e=espai

Metre (m)

Metre (m)

1 Kp = 9.8 N

ENERGIA

En física es defineix l'energia com la capacitat de realitzar un treball.

Es calcula de la mateixa manera i amb les mateixes unitats que el treball.

Energia -> E = F · e

Principi de conservació de l'energia. El rendiment.

L'energia ni es crea ni es destrueix, tan sols es transforma.

 = · 100

 = Rendiment

Eu = Energia utilitzada

Ec = Energia Consumida

Total

El rendiment és la relació que hi ha entre l'energia útil i l'energia total aportada o consumida, expressat en tant per cent.

1) Una persona desplaça una caixa d'una posició a una altra entre les quals hi ha 20m de distància. Si ha de fer una força de 200 N, calcula el treball que ha de fer.

F=200 N

T = F · e

T = 200 · 20

POTÈNCIA

S'anomena potència la relació que hi ha entre el treball realitzat i el temps que tarden a realitzar-ho.

P = Potència

W = Watt

Sistema Internacional

Sistema Tècnic

P = = = W

1 Kw = 1000 W

= Kgm/s

1CV = 75Kgm/s

2) Necessitem pujar una caixa amb una grua que ha d'aixecar 2500 Kp des de terra a una alçada de 15000 mm. Necessitem que no trigui més de 6 minuts en realitzar el treball. Quina potència expressada en Kw i n CV consumirà el motor si el seu rendiment és del 75%?

F=2500 Kp ·= 24500 N

e= 15000 mm · = 15 m

t = 6 min · = 360 s

P =

 = 75 = Pc = 3) Per aixecar un pes d 1300 Kp des de terra a una alçada de 1200 cm, en un temps màxim de 5 minuts. Calcular la potència que es consumirà el motor en Kw i en CV si el seu rendiment és del 60%. Calcular el valor del treball.

F= 1300 Kp ·

e = 1200 cm ·

t= 5min ·

= 60%

T= F·e T = 12740 · 12 = 152880 J

 = 60 =

Pc=

4) El motor d'una moto té un rendiment del 55%. Quina potència consumirà per desplaçar un motorista en un trajecte de 45 Km durant el qual haurà de vèncer una força constant de 120 Kp sabent que el recorregut el fa en 70 minuts.

 = 55%

5) Una màquina desplaça un pes de 850 Kp en 15000 cm de distància en un temps de 7 minuts. Quina potència consumirà en Kw i CV sabent que té un rendiment de 75%?

6) Un automòbil té un rendiment del 60%. Ha de desplaçar uns viatgers a una distància de 60 Km de l'origen. Per fer-ho ha de vèncer una força constant de 1800 Kp en un temps de 6 minuts. Calcular la potència de motor en Kw i en CV.

7) Una grua ha de pujar un pes des de un nivell situat a 3m de terra fins a un altre de 18000 mm de terra. En un temps de 5 minuts. El pes és de 1300 Kp. Calcular la potència consumida pel motor sabent que té un rendiment del 55%.

6.2 Màquines Simples

Definim màquines simples els dispositius senzills generalment formats per un sol element que permeten multiplicar forces.

i= avantatge mecànic. No té unitats.

Avantatge mecànic-> És la relació que hi ha entre la força resistent o resistència i la força que cal aplicar-hi per contrarestar-la amb una màquina simple.

Tipus de màquines simples-> Les màquines simples bàsiques són: la palanca, la roda, el pla inclinat i el cargol.

LA PALANCA

Consisteix en una barra llarga i rígida que es recolza en un punt de duport anomenat fulcre, sobre el qual gira que es pot trobar a qualsevol punt de la seva llargada.

F R

fulcre

Llei de la palanca: F · d1 = R · d2

F = força aplicada o Potència

d1 = distància de F al fulcre

d2 = distància de R al fulcre

R = Pes o Resistència

F = i =

La llei de la palanca diu. La força aplicada, multiplicada pel seu braç és igual a la resistència pel seu braç.

Tipus de palanques

Palanques de Primer Gènere

Ex: gronxadors, balances

El fulcre està situat entre la potència i la resistència.

Palanques de segon gènere

Ex: carretó

El fulcre està situat a un extrem. La resistència està entre el fulcre i la potència.

Palanques de tercer gènere

Ex: canya de pescar

La força està situada entre el fulcre i la resistència

1) Calcular la força que haurem de fer amb una palanca de primer gènere per desplaçar un pes de 500N sabent que està situat a 80cm del fulcre i que apliquem la força a 240cm del fulcre.

2) Calcular la força que haurem de fer per desplaçar un pes de 800N amb una palanca de 2m sabent que el pes està situat a 50m del fulcre.

3) En una palanca de 2on gènere, hem de desplaçar un pes de 600Kp sabent que el pes està situat a 60cm del fulcre i que la palanca té una longitud de 360cm. Calcula la força.

4) En palanca de tercer gènere té un avantatge mecànic de 0,5. L'hem de fer servir sobre una resistència de 300N. Quina serà la força necessària si la longitud total de la palanca és de 80cm? On s'haurà de col·locar el punt de suport del punt d'aplicació de la força?

5) Amb una palanca de 3m de llarg volem aixecar un pes de 250N sabent que el fulcre està situat a 60cm de la resistència.

EL PLA INCLINAT

El pla inclinat és una màquina simple que consta d'un pla que té una determinada inclinació respecte al pla horitzontal i serveix per desplaçar objectes des de un nivell a un altre més elevat amb menys esforç que si el volguéssim pujar verticalment sense utilitzar cap mecanisme i sense tenir en compte cap força de fregament.

h=desnivell

l=rampa

R=pes (N,Kp)

F=força (N,Kp)

6) Calcular la força que hem de fer per pujar un pes de 2500N des de un punt a un altre situat a 400cm més amunt sabent que l'han de desplaçar per una rampa de 25m de longitud. Calcular “i”.

6) Grua

Pes ->2800Kp

Des de 300cm de terra a 18000mm de terra

En 5 minuts

=65%

Pc=? En Kw i CV

7) Vehicle

F=2200Kp

e=220Km

t=1h 45min =105min

=70%

Pc =? En Kw i CV

8) Palanca de 2on gènere

Longitud total =2600cm

Pes = 280Kp

Situat a 0.8m del fulcre

F=? i=?

9) Traslladar

280N F=?

e=300cm més elevat

Per una rampa de 2500mm de longitud

tenint en compte que pel fregament

tenim un rendiment de 50%

CLAU

10)

r = ?

i = ?

F=350N

Longitud clau = 0.4m=4000mm

Pas rosca =2.5mm

'Máquinas simples'

F

T = 4000 J

Dades:

F = 200 N

e = 20 m

T = x