Maquines simples

MÀQUINES SIMPLES
Sistemes mecànics

Jordi Bas
Institut d'Almenar

Les màquines
La funció bàsica d'una màquina és suplir o estalviar l'esforç de l'home a l'hora de realitzar un
treball. Una màquina ens ajuda a efectuar un treball d'una manera més còmoda, precisa,
ràpida i/o descansada.
Aquesta funció es realitza consumint energia, que pot ser energia elèctrica, eòlica, hidràulica,
del petroli,muscular ….

Una màquina és un o més de dispositius capaços de transformar
l’energia en treball útil (o en un altre tipus d’energia)

Màquines simples
Des del punt de vista de la seva constitució, les màquines poden ser:
Màquines simples, constituides per una o poques peces.
Palanca

Politja

Màquines complexes formades per centenars i milers de peces.
Màquina de cosir

Màquina de tren

En aquestaunitat tractarem les màquines simples

Treball /

Energia

/ Potència

Una màquina és qualsevol giny que pot efectuar un treball. Però què és “un treball”?
En física es definex el treball a l'acció d'aplicar una o més forces sobre un objecte i provocar
o modificar el seu moviment.
Aquest concepte de treball es pot mesurar i quantificar. Les unitats per mesurar el treball són
els joules (J) itambé es pot calcular segons la fórmula:

W=F·s

on

W és el treball expressat en joules (J),
F és la força feta en newtons (N),
s el desplaçament provocat per la força en metres (m).

En
físic
a la
exp
lletr
ress
a pe
ar e
r
l
treb
la “
W”,
all é
s
de l
'ang
lès
“wo
rk”

Treball /

Energia

/ Potència

Un exemple:

Quin treball farem per desplaçar una caixa durant 10 m si per moure-la fem una forçade 200 N?

Treball /

Energia

/ Potència

Un exemple:

Quin treball farem per desplaçar una caixa durant 10 m si per moure-la fem una força de 200 N?
Dades:

F és la força feta = 200 N

s el desplaçament provocat per la força = 10 m
Per tant:

W = F · s = 200 N · 10 m = 2.000 J

Resultat:
El treball que hem de fer és de: W = 2.000 J

Treball /

Energia

/ Potència

Com hem vist, per realitzarun treball amb una màquina cal disposar d’energia:

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

E=W
L'energia també es mesura en joules (J).

al
ide
a
in
!!
àqu
m
EIX
T
La
S
EXI
NO

La màquina ideal

Les màquines reals mai transformen tota l’energia en treball. En el seu funcionament es
perd part de l’energia que reben i, per tant, fan un treball inferior a l’energiaque
consumeixen.
l:
rea
a
n
qui
à
M
+ E
W
=

E

a
dud
per

ida
um
s
n
co

Tanmateix, per a l’estudi de les màquines considerem el concepte de màquina ideal, que
transforma tota l’energia que rep en treball (o en un altre tipus d’energia). Aquest
concepte de màquina ideal és el que utilitzarem en aquesta unitat.
Màq
uina
idea
Ec
l:
onsu
mid
a =
E
W
perd
u

da

=0

Treball /

Energia

/ PotènciaTal com ja sabem, la potència ens indica la capacitat per realitzar una acció amb més o menys
rapidesa.
Quan parlem de treball no tenim en compte el temps que es triga a dur-lo a terme. Però quan
considerem el temps, sorgeix el concepte de potència:
Així doncs, en física s’anomena potència a la
rapidesa amb què es duu a terme un treball.
Matemàticament es pot calcular la potència:
P=
on

W
t

1Watt =

1 joule
1 segon

P és la potència expressada en watts (W)
W és el treball expressat en joules (J),
t és el temps expressat en segons (s).

RECORDA:
altres
unitat de p
otència
1 kW = 1.0
00 W
1 CV = 73
6 W

Treball /

Energia

/ Potència

Un exemple:

Un automòbil que va a 90 km/h ha de vèncer un conjunt de forces equivalents a
2.400 N. Si considerem el cotxe com a màquina ideal, calcula:
a)El treball realitzat i l’energia consumida pel motor de l’automòbil en un recorregut
de 10 km.
b) La potència desenvolupada en kW i en CV.

Treball /

Energia

/ Potència

Un exemple:

Un automòbil que va a 90 km/h ha de vèncer un conjunt de forces equivalents a
2.400 N. Si considerem el cotxe com a màquina ideal, calcula:
a) El treball realitzat i l’energia consumida pel motor de l’automòbil...