Una PALANCA és un dispositiu molt senzill que consisteix en una barra rígida que pot girar al voltant d'un punt (fulcre, una "A" a la imatge) que és de recolzament. La lletra "P" vol dir potència; és a dir, el lloc on farem força per aixecar el pes col.locat a l'altre extrem, on està la lletra "R" que vol dir resistència . Observa que la fletxa cap on es fa la resistència, també mira avall. Això és normal ja que tots els pesos situats a la Terra fan força cap avall. Des de la potència hauràs de fer una força mínima per a que equilibri el braç de potència ( lletra "a") i el braç de resistència. (lletra "b"). Recordem què diu la llei del moment d'una força: el moment de la potència i el moment de la resistència han de donar una resultant nul.la: queda en equilibri. O el que és el mateix: els moments de força s'anul.len perquè són iguals. Quan està en equilibri i la força d'un costat és igual a la força de l'altre costat és com si agafessis un regle de 30 cm i cerquessis el punt mig perquè no caigui ni cap un costat ni l'altre. En aquest cas, en quin cm estaria el punt mig? Per què? Si això ho poséssim en lletres seria: M p = M r. També ho podríem expressar com F.d = F' . d' , que és la representació de la llei de la palanca i que podria definir-se quan hi ha equlibri com el el producte de multiplicar la potència pel seu braç -longitud- és igual a la resistència multiplicada pel seu braç. Aquestes palanques són de PRIMERA CLASSE. Un exemple són les tisores. Una pregunta per pensar: com haurien de ser unes tisores de podar per tallar una branca de 3cm de (diàmetre)? i per tallar un full de paper? Podries posar mès exemples?

Aquesta palanca és de SEGONA CLASSE. Observa on està el fulcre: en un extrem. Ara fixa-t'hi on està la resistència i la potència. Un exemple de segona classe ho tenim en el carretó dels paletes: la "A" representa la roda i la "P" on agafa el paleta el carretó per transportar el material. Si desplacéssim la R cap on està la "A", què aconseguiríem? Les màquines tan senzilles com aquestes ens ajuden moltíssim en les nostres tasques.

Aquesta és una palanca de TERCERA CLASSE, el punt de recolzament (fulcre) està en un extrem (com les de segona classe) però s'ha canviat de posició pel que fa a la potència i la resistència. Una observació més : si anéssim fent força contínuament i no tinguéssim res que ens aturi, quin moviment sortiria? Pensa una mica, va, una mica més. La resposta és:" circular "(selecciona la paraula amb el ratolí, prement el botó esquerre i la veuràs!) . Sabríes posar algun exemple d'aquests tipus de palanca?

Aquestes tres palanques ens faciliten les tasques més pesants però hem de pagar un preu, ja que el treball ha de ser el mateix (el pes no es fa més petit !). Si tenim un braç de potència molt llarg, el recorregut que haurem de fer amb el braç de potència serà també molt llarg.

La imatge de la dreta què representa? La "roda" per on passa la corda, que és acanalada, què és?, POLITJA o CORRIOLA? El que veiem és una corriola perquè està subjectada entre l'eix (forat que atravessa la roda) i la biga. També podrem dir de que es tracta d'una politja fixa. En aquest cas la força que s'ha de fer per pujar el pes és la mateixa del pes i la longitud de la corda que hem d'estirar serà igual a l'altura que hem de pujar. No ens estalviem res. Aleshores, quin avantatge té? L'avantatge que té és que la politja fixa inverteix el sentit de la força: és més fàcil fer pujar un objecte així que estirant directament des d'un tercer pis, per exemple. Recorda: una politja fixa també és una corriola.

En aquest dibuixos tens un resum de politges mòbils (polispast) i fixes.

Aquest "rectangle" que té una anella i estirem se'n diu DINAMÒMETRE. És un aparell que serveix per mesurar el valor de la força aplicada. Recorda: la força en el S.I. es mesura en newtons (N). Si està més a prop del dit que estira, farà més força. Observa les diferències de mesures segons el cas.

Amb el polispast podem pujar pesos aplicant molta menys força. Té l'inconvenient que hem de compensar aquest avantatge amb una longitud de corda molt més gran que en una corriola. Per què ho entenguis millor, un exemple: amb una corriola tens de pujar 100 kg, hauras de fer una força equivalent a 100 kg. Amb un polispast d'una politja, hauràs de fer 50 kg. Amb dues politges 25 kg... (Són dades aproximades ja que és necessari calcular el resultat aplicant la fòrmula).

El pes que hem de fer pujar amb el polispast, és a dir, la resistència, es penja sobre l'eix de la politja mòbil. Veiem com es realitza la igualtat treball motor = treball resistència .

Quan per efecte de la potència "P", que apliquem en un extrem lliure de la corda, la resistència "R" recórre un espai "b", tindrem que el treball resistent serà R . b: ara bé, en recórrer la resistència un espai "b", el tram de corda (A-B) s'escurça, també en una longitud (b); això vol dir que el tram comprés entre (E) i l'extrem de la corda en la que apliquem la potència s'allargarà en una longitud igual a dues vegades (b).

Apliquem la fòrmula del polispast a partir de la llei d'equilibri. Tindrem : R . b = = P. a; com a= 2bR . b = P. 2b o també P= R/2.És a dir, en el cas de politja mòbil, per véncer una resistència només cal aplicar una potència que sigui igual a a la mitad del valor d'aquesta.

És possible que no hagis entés alguna cosa. Prova-ho un cop més i si tampoc ho entens, deixa-ho per un altre moment. Si tens contància, acabaràs per entre-ho.

A classe utilitzem aquestes fòrmules del llibre:

F = R / 2. M ---------- i ----- L= 2.M. L'

F= força, R= resistència, M= nombre de politges, L= logitud corda, L' = altura.

 

El TORN constitueix una màquina simple molt utilitzada. Bàsicament consisteix en un cilindre que descansa sobre dos suports i gira gràcies a una manovella que va solidària (si gira la manovella, gira el cilindre, "inseparables"); sobre el cilindre es col.loca una corda que es lliga en un extrem, mentre que de l'altre extrem i penja el pes. A mesura que anem enrotllant la corda sobre el cilindre, el pes va pujant. La potència s'exerceix sobre la manovella, mentre que la resistència actúa de forma perpendicular al cilindre. Si el cilindre fos molt prim es doblegaria.La suma de moments dels cossos que giren ha de ser nul.la.. El moment de potència serà igual al producte de la potència per el radi de gir que descriu la manovella, és a dir, P . a; essent (a) el radi de gir de la manovella. El moment de gir de la resistència serà igual al producte de la resistència per el radi del cilindre que l'anomenarem (b), és a dir R . b; si ambdós moments són iguals tindrem: P . a = R . b

Molts cops hauràs vist en llocs on descarreguen els camions que per treure la càrrega utilitzen rampes. Actualment ja no és tant freqüent perquè s'ha anat substituit per màquines "toros" que poden fer el treballs de molts homes. De totes maneres, la il.lustració ens serveix per ensenyar el que és un pla inclinat. És una màquina simple.

El pes del cos que s'ha de pujar és la resistència (R) a véncer. El treball (des d'el punt de vista físic només hi ha treball quan s'aplica una força i hi ha desplaçament) que sha de fer serà: R . b. Si pujem la càrrega per la rampa, el treball que fem serà igual a la potència per la distància que hem de fer carregats., és a dir, P . a. Per tant la fòrmula serà : P . a = r . b.

En un pla inclinat podem afirmar que el producte de la potència per la longitud del pla és igual a la resistència per l'altura del pla.

La falca i el cargol són dues màquines simples derivades del pla inclinat. La falca és només la derivació de dos plans inclinats. El cargol és un pla inclinat . Si agafem un pla inclinat i l'enrotllem en un cilindre, què ens sortirà? Efectivament, obtindrem un cargol. Els cargols són imprescindibles: podem fer premses, cargolar diferents peces... i per torturar. Un instrument xinès de tortura era la "bota malaia", que era una premsa petita amb la qual aixefaven de mica en mica una part del cos. Per sort, només la trobem actualment en els museus.

El CARGOL SENS FI s'utilitza com alimentador a pressió en moltes màquines com les de picar carn. En alguns casos es construeixen cargols amb filet múltiple (el filet són les "punxes" de la rosca dels cargols). ës una màquina de molta precisió i de gran desgast i només s'utilitza quan no és possible fer-ho d'una altra manera. També té un cost elevat. Té una característica molt important: des de la manovella pots fer girar el cargol però des del cargol NO es pot fer firar la manovell. Per quina cosa creus que podem fer servir aquesta propietat? Si no ho saps o tens dubtes, selecciona la paraula següent amagada " grues ".

Sempre que hi ha un desplaçament entre sòlids, es produeix un fregament que és una resistència que s'oposa al moviment. Aquest fregament també provoca una pèrdua d'energia que es transforma en una altra; en calor, per exemple. Així, quan estudiem les politges, la corda pateix una força de fregament sobre el canal de la politja que es tradueix en una pèrdua d'energia. Quan es tracta de pujar un pla inclinat, el cos frega amb la superfície del pla i també es produeix una pèrdua d'energia. No sempre és dolent aquest fenòmen i si no, com aconseguim frenar una bicicleta?

En el mercat podem trobar olis i greixos que faciliten la reducció del fregament entre sòlids. Com és que els cotxes tenen oli? Per què s'ha d'anar canviant periòdicament?

Moment d'inèrcia. La inèrcia és una propietat de la matèria. Si un cos està aturat, no començarà a moure's fins que no hi actuï una força que l'obligui a moure's. De la mateixa manera, si un cos està en moviment, continuarà així fins que no hagi una força que l'aturi. Què té més inercia; un cotxe ben carregat o un camió?

També pot succeir que el cos no es desplaci sinó que giri. Igualment, a més massa més inèrcia però també costarà més posar-lo en moviment o d'aturar-lo. Fins aquí tot és normal però hi ha un aspecte molt important a considerar. Posem un exemple: agafem dues pilotes fetes amb fusta i ferro. Una d'elles tindrà fusta per dins i el ferro que l'envolti i, l'altra, tindrà el ferro a dins i la fusta per fora. Considerarem la quantitat de ferro i fusta per les dues pilotes a parts iguals. Les deixem caure alhora per un pla inclinat, què passarà? Tenint les dues pilotes el mateix pes, la pilota amb el ferro per fora anirà més a poc a poc i tardarà més en arribar. La força de gravetat de la Terra té més dificultat per fer moure un cos amb més inèrcia. És a dir, els cossos amb forma circular tenen la propietat que la massa del cos contra més lluny de l'eix (centre) estigui, més moment d'inèrcia tindrà. A classe posem l'exemple de la bicicleta amb roda petita i amb roda gran. Si les fem girar a la mateixa velocitat, quina tardarà més en aturar-se? Sabries dir perquè?. La resposta està escrita.Selecciona amb el ratolí el text ocult de dins del quadre.

La roda gran perquè la major massa es troba més lluny de l'eix

Moment de força.

Hem de començar amb un concepte bàsic: quan parlavem de palanques, enteniem que una força s'equilibrava quan la resultant era nul.la, estava en equilibri. En aquest cas, la força produïda feia un moviment de translació (desplaçar-se d'un punt a un altre). Hi ha forces, però, que el que fan és un moviment de rotació (girar). Comencem amb un exemple. Observa la imatge següent:

Si lliguem a la barra (línia negra) un mateix pes però a diferents distàncies del centre de la figura, obtindrem que, essent el mateix pes, la força resultant aplicada és major quan més a l'extrem l'apliquem. Ara una pregunta per pensar una mica: què passarà si col.loquem el pes enganxat al centre de la figura?.La resposta està escrita.Selecciona amb el ratolí el text ocult dins del quadre.

El moviment de rotació és nul

Moment de força és doncs el producte del valor de la força aplicada per la distància.

El moment d'una força ens dóna una idea sobre la possibilitat que té una força de produir un moviment de gir i la intensitat d'aquest moviment. Els moments creen rotacions o girs. Un moment és positiu quan el fa girar a dretes (sentit de gir del rellotge) i negatiu en sentit invers.

Informació adaptada i dibuixos del llibre "Sé todo" de l'editorial Bruguera.