REPAS MECANISMES

TECNOLOGIA 3er ESO
0. LECTURA
53
TECNOLOGIA 3er ESO
1. INTRODUCCIÓ
El ser humà necessita realitzar treballs que sobrepassen les seues possibilitats: moure roques
molt pesades, elevar cotxes per a reparar-los, transportar objectes o persones a grans
distàncies, realitzar molts càlculs de manera ràpida, fer treballs llargs i repetitius o de gran
precisió, congelar aliments, etc.
Per a solucionar este problema es van inventar les MÀQUINES. La funció de les màquines és
reduir l'esforç necessari per a realitzar un treball.
En este tema ens centrarem en les màquines que redueixen l'esforç mecànic, les quals tenen
elements mòbils.
Per a poder utilitzar adequadament l'energia proporcionada pel motor, les màquines estan
formades internament per un conjunt de dispositius cridats MECANISMES.
Els mecanismes són les parts de les màquines encarregades de transmetre o transformar
l'energia que proporciona la força motriu a l'element motriu (moviment d'entrada) , perquè puga
ser utilitzada pels elements conduïts d'eixida (que tenen un moviment d'eixida) que fan que les
màquines funcionen.
En tot mecanisme resulta indispensable un element motriu (entrada) que origini el moviment
gràcies a una força motriu (que pot ser un moll, un corrent d'aigua, els nostres músculs, un
motor elèctric ....). el moviment originat pel motor es transforma i / o transmet a través dels
mecanismes als elements conduïts (sortida) (rodes, braços mecànics ...) realitzant, així, el
treball per al qual van ser construïts.
En aquests mecanismes els element motrius i els conduïts poden tenir tres tipus de moviment:
1. Moviment circular o rotatori, com el que té una roda.
2. Moviment lineal, és a dir, en línia recta i de forma contínua.
3. Moviment alternatiu: És un moviment d'anada i tornada, de vaivé. Com el d'un pèndol.
Tenint en compte els tres tipus de moviment, els mecanismes es poden dividir, bàsicament,
en dos grups:
a) Mecanismes de transmissió del moviment: són aquells en què l'element motriu (o de
entrada) i l'element conduït (o de sortida) tenen el mateix tipus de moviment. Per exemple,
el mecanisme de la bicicleta és de transmissió ja que l'element motriu té moviment circular
(els pedals) i l'element conduït té també moviment circular (la roda del darrere).
b) Mecanismes de transformació del moviment: són aquells en què l'element motriu i el
conduït tenen diferent tipus de moviment. Per exemple, el mecanisme que fa pujar una
persiana amb una maneta és de transformació, ja que l'element motriu (la maneta) té
54
TECNOLOGIA 3er ESO
moviment circular, però el element conduït (la persiana) té moviment lineal.
2. MECANISMES DE TRANSMISSIÓ DEL MOVIMENT.
Com el seu nom indica, transmeten el moviment des d'un punt fins a un altre diferent, sent en
ambdós casos el mateix tipus de moviment. Tenim, al seu torn, dos tipus:
a) Mecanismes de transmissió lineal o maquines simples: en aquest cas, l'element
d'entrada i el de sortida tenen moviment lineal.
b) Mecanismes de transmissió circular: en aquest cas, l'element d'entrada i el de sortida
tenen moviment circular.
TIPUS DE MECANISME
MECANISME
Palanca
Mecanismes de transmissió lineal
Politges
Politges amb corretja
Rodes de fricció
Mecanismes de transmissió circular
Engranatges
Engranatges amb cadena
Cargol sense fi
2.1 PALANCA
Barra rígida que gira sobre un punt de suport o articulació (Fulcre O). En un punt de la barra
s'aplica una Força F a fi de vèncer una resistència R.
Per resoldre una palanca en equilibri utilitzem una expressió matemàtica denominada “llei de
la palanca”
Fa · da = Fr · dr
55
TECNOLOGIA 3er ESO
Exemples: el carretó, el trencanous, l’obridor i la clau anglesa.

Palanca de tercer grau
El punt de suport O està en un extrem; la força Fa s'aplica entre aquest punt i la càrrega.
Exemples: les pinces, la canya de pescar, la pala, el bat de beisbol, l’escombra, el
tallaungles i el martell.
De la palanca es deriva una altra màquina simple, el torn, que no
és altra cosa que una palanca rodona.
Important:
Al llenguatge comú, no científic, s'acostuma a confondre la massa, que es mesura
en quilograms, amb el pes, que s'ha de mesurar en newtons. L’unitat de la Força, o del Pes en
el nostre cas, és el Newton (N) en el SI (1 N=1 kg.m/s2). Per tant si en les activitats ens donen
com a dato la massa en kg, com que la força és igual a la massa (m) del cos per l’acceleració
de la gravetat (g= 9.81 m/s2≈10):
F=m.g
el que farem serà multiplicar eixa massa per 10 i així haurem transformat els kg en N i per tant,
la massa en pes.
57
TECNOLOGIA 3er ESO
Exercici 5: El peix que estira d’aquesta canya de pescar fa una força de 30 N. Quina força caldrà aplicar
per extreure’l de l’aigua ? Quin tipus de palanca és la canya de pescar ?
Exercici 6: El remer de la il·lustració pot exercici 250 N de força a cada rem. La llargària del braç de la
força és de 60 cm i la del braç de la força és de 60 cm i la del braç de la resistència de 120 cm. Quina
força comunica cada rem contra l'aigua?
Exercici 7: Un aixecador de peses d'alta competició pot generar 3000 N de força. Quin és el pes màxim
que podrà aixecar amb una palanca que té un braç de la força de 2 m i un braç de resistència de 50 cm?
( Recorda que per passar de força a massa, cal fer servir la fórmula F = m x a )
Exercici 8: Indica la força que cal que fassi el cilindre hidràulic d'aquesta grua per aixecar un pes de
1000 Kg. El braç de la força mesura 1,5 m i el braç de la resistència 5 m. Quin tipus de palanca és
aquesta grua?
( Recorda que per passar de força a massa, cal fer servir la fórmula F = m x a )
59
TECNOLOGIA 3er ESO
Exercici 9: Apliquem 100 N de força a cada mànec d'aquestes alicates. Quina força resultarà a cada
punta?
Braç de la força: 12 cm
Braç de la resistència: 4cm
Exercici 10: Cada quadrat blau té un pes d'1 Kg i cada segment de palanca mesura 1 m,. Indica cap a
on es mourà la palanca en cada cas.
a)
b)
c)
d)
2.2 POLITGES
Una corriola és una roda amb una ranura que gira al voltant d'un eix per la qual es fa passar
una corda que permet vèncer una resistència R de forma còmoda aplicant una força F. D'esta
manera podem elevar pesos fins a una certa altura. És un sistema de transmissió lineal, perquè
el moviment d'entrada i eixida és lineal. Tenim tres casos:
60
TECNOLOGIA 3er ESO
 Politja fixa. No redueix la força que es fa però si la canvia de sentit, amb la qual cosa ens costa menys esforç alçar un pes ja que fem la força cap avall i no cap amunt. S’aplica en: politja
per a pous, aparells de musculació en un gimnàs,...
F=R
F= força aplicada (en N)
R= resistència (en N)
 Politja mòbil. Està formada per dos politges, una fixa i una mòbil, ambdues connecta-
des entre si i amb la càrrega que es va a elevar, a través d’una corda. L’esforç o força
que cal fer per aixecar una càrrega és la meitat que en el cas de la politja fixa. Aplicacions: sistemes d’elevació amb un millor rendiment.
F=R/2
F= força aplicada (en N)
R= resistència (en N)
 Polipast. Es tracta d’un sistema format per un conjunt de politges que poden ser:
o Una fixa i la resta mòbils
o La meitat de les politges fixes i l’altra meitat mòbils. Aquesta última distribució
serà la que treballarem en classe.
o
En els dos casos la força necessària per a elevar la càrrega és menor quant major
siga el número de politges mòbils que integren el sistema. La càrrega es desplaça
lentament. Aplicacions: ascensors, muntacàrregues, grues...
F=R/2.n
F= força aplicada (en N)
R= resistència (en N)
n= nombre de politges mòbils
Polipast amb igual nombre de politges fixes que mòbils
61
TECNOLOGIA 3er ESO
ACTIVITATS
Exercici 1 a. Calcula la força necessària per aixecar un piano de 200 kg amb una sola politja.
b. I si disposes de 4 politges (2 mòbils i 2 fixes)?
2. Quina força he de fer en cadascun dels sistemes?
3. Troba la força necessària per a alçar una càrrega de 490 N amb una politja simple el
diàmetre de la qual és de 200 mm.
4. Quin esforç cal fer per a alçar eixa mateixa càrrega si utilitzem un sistema de politges compost per una politja fixa i una mòbil?
5. Troba el valor de la força F necessària per a alçar 98 N amb els següents sistemes de politges.
62
TECNOLOGIA 3er ESO
La relació de velocitat entre l’eix d’eixida i l’eix d’entrada s’anomena relació de transmissió i
ve donada per la següent expressió:
RT = N2/N1 = D1/D2
De manera que si:
RT>1, es tracta d’un sistema multiplicador de la velocitat
RT<1, es tracta d’un sistema reductor de la velocitat
RT=1, es manté la velocitat
ACTIVITATS
1. Calcula la velocitat angular d’una roda de fricció conduïda, si sabem que la roda motriu té 120 mm de
diàmetre i gira a 40 rpm. (Diàmetre roda conduïda = 150 mm).
2. El dibuix següent representa una transmissió per rodes de fricció. La roda A està unida a l’eix del motor. (A=60mm, B=10mm, C=20mm). Contesta:
o Si A gira en sentit horari com girarà C?
o Si el motor gira a 50 rpm, quina velocitat tindrà C?
3. La roda més xicoteta d’un parell de rodes de fricció cilíndriques té 200 mm de diàmetre i gira a 800
rpm. Si la roda gran (la d’eixida) té 400 mm de diàmetre, troba les rpm d’eixida.
4. Indica en quin sentit girarà l’última roda conduïda d’aquest esquema i quin és el mecanisme de
transmissió utilitzat.
64
TECNOLOGIA 3er ESO
31. Com serà la velocitat en l’eix d’eixida d’aquestos mecanismes de transmissió del moviment en relació
amb el d’entrada?
32. En un sistema de rodes de fricció, la roda conductora té 0.2 m de diàmetre i la conduïda té 0.4 m de
diàmetre. Troba la relació de transmissió.
33. Calcula la relació de transmissió entre dues rodes de fricció, sabent que la conductora gira a 300
rpm i la conduïda a 150 rpm.
34. Es disposa d’un mecanisme de transformació del moviment que utilitza rodes de fricció, en què la
roda conductora gira a 600 rpm. A més, es coneix que la relació de transmissió és 0.4. A quina velocitat gira l’eix d’eixida?
65
TECNOLOGIA 3er ESO
2. En el sistema de politges de la figura, el
motor gira a 300 rpm.
Calcula: a) Velocitat de gir de l'eix de sortida
b) Relació de transmissió
3. Donat un tren de politges amb aquests diàmetres: d 1 = 10 mm, d2 = 30 mm, d3 = 20 mm, d4 = 50 mm,
calcula n4 o velocitat d’eixida si la roda 1 gira a 20 rpm.
2.5. TRANSMISSIÓ PER ENGRANATGES
Els engranatges o rodes dentades són elements mecànics dissenyats per transmetre
68
TECNOLOGIA 3er ESO
N2 = N1·(Z1/Z2)
Tipus d’engranatges
2.6. CARGOL SENSE FI
S’utilitza per transmetre un moviment giratori entre dos eixos que es creuen perpendicularment.
Els trobem en mecanismes que necessiten una gran reducció de velocitat, un exemple és la
clavilla de la guitarra.
ACTIVITATS
1. Resol les següents activitats d'engranatges:
a) Quina és la velocitat de gir de l'engranatge motor?
Zm = 18 dents
Zs = 6 dents
Nm = ?
Ns = 100 rpm
70
TECNOLOGIA 3er ESO
b) Quina és la velocitat de gir de l'engranatge 4 si el motor (1)
gira a 100 rpm?
2. Digues en quin sentit girarà l’engranatge 3 del següent mecanisme.
3. En un parell de rodes dentades, la relació de transmissió és 0.4 i la roda conductora gira a 200
rpm. A quina velocitat gira la roda conduïda?
4. Tenim dos engranatges. El primer té 16 dents i gira a 200 rpm. El segon té 40 dents. A quina
velocitat gira el segon engranatge?
5. Indica en quin sentit girarà l’última roda conduïda d’aquests esquemes i quin és el mecanisme de
transmissió utilitzat.
6.Troba la velocitat de gir en rpm d’un pinyó d’un engranatge la roda del qual gira a 450 rpm. La
roda té 50 dents, i el pinyó, 12. Calcula també el valor de la relació de transmissió.
7. Determina la velocitat a la que gira l’engranatge conductor en els següents sistemes de
71
TECNOLOGIA 3er ESO
transmissió.
8. Determina el nombre de dents d’un engranatge conduït, tenint en compte les següents dades: n1
= 1500 rpm; n2 = 500 rpm; z1 = 25.
9. En un sistema d’engranatges, el pinyó o engranatge conductor gira a 1500 rpm i té 18 dents. Es
precís que l’engranatge conduït gire a 275 rpm o a una velocitat lleugerament inferior. Quantes
dents deu tindre l’engranatge conduït?
3. MECANISMES DE TRANSFORMACIÓ DEL MOVIMENT
Els mecanismes de transformació de moviment converteixen el moviment rectilini en moviment
circular o a l'inrevés.
Moviment d’entrada
Circular
Moviment d’eixida
Lineal
Lineal alternatiu
Mecanisme
Cargol femella
Pinyó cremallera
Lleva i excèntrica
Biela-manovella
3.1. CIRCULAR A LINEAL

Cargol-femella
El gir d'un cargol al voltant del seu eix produeix un moviment rectilini d'avanç o retrocés dins de
la femella fixa.
Alternativament, una femella mòbil pot desplaçar-se de la mateixa manera al llarg d'un cargol si
el mantenim fix. Aquest mecanisme exerceix grans pressions en el sentit d'avanç del cargol i
per això una aplicació típica es troba en els cargols de banc.
72
TECNOLOGIA 3er ESO
En aquest mecanisme, el moviment rectilini alternatiu d'un pistó o èmbol a l'interior d'un cilindre es transforma en moviment rotatori d'una manovella a través d'una biela. La transformació del moviment és reversible.
75