TECNOLOGIA 2n ESO

Màquines i mecanismes

Què és una màquina? Una màquina és un objecte que ens ajuda a efectuar un treball d'una manera més còmoda, ràpida i descansada. Des del punt de vista tècnic, una màquina és un objecte capaç de transformar l'energia en un altre tipus d'energia o en un treball útil. Evolució de les màquines Les primeres màquines eren simples rampes o plans inclinats i troncs per fer palanca i ajudar a desplaçar blocs de pedra. Posteriorment, la utilització de troncs col·locats sota de lloses va donar lloc a la invenció de la roda. El següent pas va ser l'invenció de les rodes hidràuliques, les sínies, els batans, martinets, molins, etc. Aquestes màquines eren mogudes per animals o per la força de l'aigua o el vent. La revolució industrial amb la invenció de la màquina de vapor i la utilització del carbó com a font d'energia, va marcar un canvi molt important en la utilització i evolució de les màquines. Des de finals del segle XIX amb el descobriment de l'electricitat i l'ús del petroli com a font d'energia, junt amb la invenció dels motors elèctrics i els motors de combustió interna a dut a un ús massiu i imprescindible de les màquines. Constitució d'una màquina Les màquines poden ser: simples, formades per una sola peça, per exemple barra utilitzada com a palanca, complexes i sofisticades formades per centenars o milers de peces com rellotges, cotxes, avions, etc. En general les màquines complexes tenen dos parts: L'Estructura (carcassa) és part rígida que serveix de suport dels mecanismes i de les forces que actuen a la màquina. Els mecanismes són les parts mòbils que transmeten moviments o forces que actuen sobre la màquina.

Classificació de les màquines Segons la seva finalitat: Màquines motrius o motors són màquines que transformen en energia mecànica altres formes d'energia com la hidràulica, tèrmica o elèctrica, etc. Maquines operatives són les que transformen una energia en treball útil; les màquines eina són un tipus de màquina operativa. Segons l'energia primària que utilitzen es classifiquen en: hidràuliques, tèrmiques ,elèctriques, etc.

Tipus de moviments de les màquines Els moviments que poden efectuar les màquines es poden agrupar de la següent manera: Moviment rectilini és quan un objecte es desplaça en línia recta, pot ser: horitzontal, vertical o inclinat. Moviment circular o curvilini és quan un objecte es desplaça en una trajectòria circular o corba. Moviment alternatiu és un moviment rectilini o circular que canvia constantment de sentit. Rendiment mecànic És impossible que una màquina transformi tota l'energia que consumeix en un treball útil o energia de sortida.Una part de l'energia es perd en forma de calor. El rendiment mecànic és la relació entre el treball útil generat ,per la màquina, i l'energia o el treball motor consumit. El rendiment acostuma a expressar-se en %. Activitats Creus que el rendiment té influència en el consum d'una màquina? Quin rendiment té una màquina que fa un treball de 300 Joules i consumeix una energia de 400 Joules. Quina energia consumeix una màquina que fa un treball de 2000J i té un rendiment del 40 %.

Treball Segons la física es fa un treball quan es desplaça un objecte mitjançant l'aplicació d'una força. Per tant el treball W és el producte de la força F per l'espai e recorregut. W = F· e El treball com l'energia es mesura amb Joules (J) 1 J = 1N * 1 m ;(1 Joule = 1 Newton * 1 metre)

Màquines simples Les màquines simples són les constituïdes bàsicament per un sol element, s'apliquen per ampliar l'efecte d'una força i són la base per la construcció de d'altres màquines. Les màquines simples ens faciliten la realització d'un treball. Les màquines simples fonamentals són: El pla inclinat La palanca El cargol La roda Pla inclinat El pla inclinat és una simple rampa que serveix per desplaçar objectes des d'un nivell a un altre més elevat. La força necessària per elevar un objecte des d'un punt a un altre superior ve donat per la següent expressió: F = P · h / L P = pes en Newtons ; Pes = m · g h = alçada en metres L = longitud del pla inclinat La palanca La palanca és una barra rígida i que gira sobre un punt de suport anomenat fulcre, si en un dels extrems de la palanca s'aplica una força relativament petita es possible vèncer una resistència més gran situada a l'altre extrem. En una palanca a la distància entre el punt d'aplicació de la força o la resistència i el fulcre s'anomena braç. La palanca té dos braços: el braç de força és distància entre el punt d'aplicació de la força i el fulcre el braç de resistència és la distància entre el punt d'aplicació de la resistència i el fulcre. La formula general de la palanca diu " Força pel seu braç és igual a la resistència pel seu" F · d1 = R · d2 Tipus de palanca Segons la situació del fulcre respecte el punt d'aplicació de la força i la resistència tenim tres tipus de palanca: Primer gènere Segon gènere Tercer gènere La roda La roda va ser un dels grans descobriments de l'ésser humà. La roda permet desplaçar objectes pesats i voluminosos amb poc esforç i un gran estalvi d'energia. La roda és la base d'altres màquines com el torn, el cargol, la manovella, les politges o els engranatges. La politja La politja és una roda amb un canal en la seva paret circular, aquest canal permet el pas d'una corda o corretja per tal de transmetre força i moviment. La corriola La corriola o politja fixa és una màquina simple que permet elevar pesos amb comoditat. En una corriola la força que cal aplicar per elevar el pes és igual a aquest, canvia la direcció en la aplicació de la força. Politja mòbil La politja mòbil és un sistema format per dues politges una fixa i un altre mòbil unides per mitja d'una corda. La força que cal fer per elevar o moure un objecte és igual a la meitat de la resistència. F = R / 2 Si el sistema té més una politja mòbil la força és igual a la resistència entre el doble del nombre de politges mòbils . F = R / 2n n= nombre de politges mòbils Per ampliar conceptes Activitats amb politges http://www.xtec.es/~ccapell/engranatges/ Activitats amb màquines simples http://www.edu365.com/eso/muds/tecnologia/problemes/maquines_simples/msimples.htm

Resum energies

Aqui tens un resum de les energies que hem estudiat a la lliço

RESUM TEMA 1

D’on s’obté l’energia?

Inicialment els pobles primitius feien servir l’energia muscular i aprofitaven l’energia del sol i la força del vent.
Més endavant, aprengueren a aprofitar la força dels animals i descobriren el foc.
Les fonts d’energia són els recursos dels quals pot obtenir-se energia per produir calor, llum, moviment...

• Segons la seva naturalesa, les fonts d’energia es poden classificar en:

Primàries. Són les que es troben a la natura : vent, aigua, sol, llenya , carbó, petroli, etc.
Secundàries. Són les que s’obtenen a partir de les fonts primàries: electricitat, gasolina,...

• Segons les reserves d’energia i la seva capacitat de regeneració, es poden classificar en :

Renovables. Són les que provenen de fonts energètiques que es renoven en un període curt, i de les quals hi ha reserves il•limitades, per ex.:
- solar tèrmica
- solar fotovoltàica
- hidràulica
- eòlica
- biomassa i residus
- geotèrmica
- mareomotriu
- de les ones
No renovables. Són les que provenen de fonts d’energia que trobem a la terra en quantitat limitada, per ex.
- d’origen fòssil
- d’origen nuclear





CENTRALS PRODUCTORES D’ENERGIES CONVENCIONALS
Centrals hidroelèctriques.
A les centrals hidroelèctriques es genera electricitat a partir de l’energia de l’aigua.

Components d’una central hidroelèctrica

Energia de l’aigua Presa


Energia mecànica Turbina


Energia elèctrica Alternador


Impacte ambiental de les centrals hidroelèctriques

Avantatges

• No emeten partícules contaminants a l’atmosfera ni generen residus

• La presa regula el cabal del riu i evita les inundacions

• S’assegura un cabal mínim d’aigua al riu per evitar la sequera.

Inconvenients

• Modifica el paisatge

• Es crea una barrera als peixos

• Els sediments no arriben al mar

Ex . el pantà de Boadella




Central tèrmica

A les centrals tèrmiques es genera electricitat a partir de l’energia tèrmica produïda per una combustió ( petroli, gas natural , carbó...)

Components d’una central tèrmica

Energia tèrmica Caldera


Energia mecànica Turbina


Energia elèctrica Alternador

Impacte ambiental de les centrals tèrmiques

Avantatges

• Es poden construir a qualsevol lloc

Inconvenients

• Pluja àcida. Els fums de les centrals tèrmiques provoquen un augment de l’acidesa de l’aigua de la pluja, la qual cosa afecta greument la vegetació de la zona (ex. Selva Negra d’Alemanya).

• Efecte hivernacle. El diòxid de carboni que surt de les centrals tèrmiques creen una capa a l’atmosfera que actua com un vidre deixant entrar els raigs del sol, però no poden sortir de l’atmosfera, la qual cosa provoca una elevació de la temperatura del planeta.

• Generen molt de soroll.

Ex. Central tèrmica de Cercs.



Centrals nuclears

A les centrals nuclears, es genera electricitat a partir d’una reacció nuclear per produir vapor d’aigua.

Components d’una central nuclear

Energia nuclear Reactor


Energia mecànica Turbina


Energia elèctrica Alternador

Impacte ambiental de les centrals nuclears

Avantatges

• Es poden construir en qualsevol lloc

Inconvenients

• Produeixen residus “radioactius” que són molt perillosos.

Ex. Vandellós i Ascó








CENTRALS PRODUCTORES D’ENERGIES RENOVABLES

Energia solar tèrmica i fotovoltaica

Energia solar tèrmica
S’utilitza per la producció d’aigua calenta sanitària, gràcies a un panell solar









Energia solar fotovoltaica
Consisteix a transformar l’energia del sol en energia elèctrica en un panell fotovoltaic fet de silici.











Energia eòlica

L’energia eòlica es basa en l’aprofitament del moviment de la força del vent per fer un treball o generar electricitat.

Aeromotors.
Són màquines que es fan servir per fer un treball ex. Molí d’oli, de blat,...

Aerogeneradors.
Serveixen per generar electricitat



Energia geotèrmica

L’energia geotèrmica és la que prové de l’interior de la terra i que es manifesta en forma de calor.


Energia mareomotriu

És l’energia que prové dels mars i oceans.
Les marees són degudes a la gravetat que la lluna i el sol exerceixen sobre els oceans, i aquest moviment de l’aigua en pujar i baixar és aprofitat per fer-ne electricitat.
La força de les onades també es pot aprofitar per fer-ne energia elèctrica.



Energia de la biomassa

És l’aprofitament de la massa de matèria viva que ja no utilitzem i que s’ha convertit en residus.
Per poder aprofitar-la se li ha de fer:
- processos físics ( assecat, trituració, ...)
- processos bioquímics ( fermentació)
Se’n pot fer:
- Energia elèctrica
- Energia calorífica

Sistemes de generació de l'electricitat

Power point resum

Energia elèctrica. Generació

power point explicatiu amb enllaços a internet

Pràctiques d'electricitat i magnetisme

Pràctiques d'electricitat i magnetisme

Energia i electricitat

• Visita la següent pàgina web del digital-text dedicada a l'energia i a l'electricitat i fes les activitats interactives que hi trobaràs:

ENERGIA i ELECTRICITAT - DIGITAL.TXT

Indústria tèxtil

Un procés tecnològic i humà: el tèxtil El vapor Aymerich, Amat i Jover

http://www.mnactec.cat/~educa/