Questo articolo spiega cosa sono le macchine. Scoprirai così il significato di macchina, quali sono le parti di una macchina e quali sono i diversi tipi di macchine.
Cos’è una macchina?
Una macchina è un sistema meccanico che esegue una determinata azione. Cioè, una macchina è un dispositivo costituito da un insieme di elementi meccanici combinati il cui funzionamento facilita l’esecuzione del lavoro.
Ad esempio, la pressa idraulica è una macchina che serve per comprimere diversi tipi di materiali e compattarli. Quindi, con questa macchina puoi fare un lavoro che sarebbe impossibile da fare con il potere umano.
L’energia di cui una macchina necessita per il suo funzionamento può essere di diversi tipi: energia meccanica, chimica, termica, ecc. Sebbene attualmente la stragrande maggioranza delle macchine tragga energia da un motore elettrico.
È importante distinguere la nozione di macchina da quella di macchinario. Una macchina è un singolo dispositivo che esegue un’azione, mentre il termine macchinario si riferisce a un insieme di macchine utilizzate per lo stesso scopo.
Parti di una macchina
Una macchina è composta dai seguenti elementi:
- Meccanismo : sono tutte le parti della macchina che trasformano l’energia fornita in lavoro per il quale la macchina è stata progettata.
- Motore : questa è la parte della macchina che fornisce l’energia necessaria per svolgere il lavoro.
- Struttura (o telaio) : È la parte della macchina che sostiene tutti gli altri componenti della macchina.
- Custodia : è la parte della macchina che protegge il dispositivo. Generalmente ha una forma specifica per la macchina per facilitarne l’utilizzo e consentirne l’aggancio ad altri elementi.
- Componenti di sicurezza : Sono le parti della macchina che non contribuiscono al raggiungimento dello scopo della macchina, ma il cui scopo è quello di proteggere le persone che utilizzano la macchina.
- Circuito elettronico : insieme di cavi, sensori e dispositivi elettrici che aiutano il funzionamento della macchina.
- Indicatori e schermate : alcune macchine dispongono di indicatori o schermate per interagire con l’utente e avvisarlo di errori o determinate situazioni.
Tipi di macchine
A seconda del numero di passaggi che la macchina richiede per raggiungere il suo scopo, le macchine si classificano in semplici o composte.
- Macchina semplice : una macchina che svolge il suo lavoro in un unico passaggio. Il funzionamento di questo tipo di macchine è quindi semplice, anche se possono comprendere diversi elementi meccanici. Ad esempio: una leva, una puleggia, un cuneo.
- Macchina composita : una macchina che richiede diversi passaggi per raggiungere la sua utilità. Una macchina composta è composta da più macchine semplici collegate in serie. Ad esempio: una bicicletta, una gru, un orologio.
D’altro canto le macchine possono essere classificate anche a seconda che necessitino o meno di energia elettrica per il loro funzionamento:
- Macchina manuale : il meccanismo di questo tipo di macchina è a spinta, quindi è necessario applicare forza alla macchina affinché funzioni. Ad esempio: una leva, un sistema di carrucole, un cuneo.
- Macchina elettrica : la macchina necessita di corrente elettrica per funzionare. L’elettricità può essere generata da una fonte di alimentazione esterna o da una batteria. Questi tipi di macchine solitamente hanno un motore incorporato, che le rende più rumorose. Ad esempio: un computer, un televisore.
Macchina semplice
Una macchina semplice è un tipo di macchina che consente di modificare l’entità o la direzione di una forza. In poche parole, una macchina semplice è un dispositivo meccanico utilizzato per esercitare la forza con meno sforzo o in modo più confortevole.
Ad esempio, la leva è una macchina semplice. La leva è una macchina semplice perché permette di sollevare un oggetto pesante utilizzando molta meno forza che se lo si sollevasse senza leva.
In breve, le macchine semplici possono essere definite come i meccanismi più semplici che forniscono vantaggi meccanici.
macchina composta
Una macchina composta , detta anche macchina composta , è una macchina composta da un insieme di macchine semplici. In poche parole, una macchina composta è un dispositivo meccanico che combina diverse macchine semplici collegate in serie.
Le macchine composite vengono utilizzate per ottenere un maggiore vantaggio meccanico. Riunendo diverse macchine semplici, è possibile ottenere una forza risultante più elevata, facilitando la movimentazione di oggetti pesanti.
Pertanto, il funzionamento di una macchina composta implica la combinazione di diverse macchine semplici in serie, in modo tale che la forza risultante fornita da una macchina semplice attivi quella successiva. L’utente deve quindi solo fare lo sforzo necessario per attivare la prima semplice macchina.
Vantaggio meccanico di una macchina
Il vantaggio meccanico di una macchina è un parametro che mostra quanto viene amplificata la forza applicata alla macchina. Il vantaggio meccanico indica quindi la relazione tra forza in ingresso e forza in uscita.
Matematicamente, il vantaggio meccanico di una macchina è definito come il rapporto tra la forza risultante e la forza applicata.
Il vantaggio meccanico può anche essere calcolato dividendo la velocità della forza applicata per la velocità con cui si muove il carico. Allo stesso modo, questa espressione equivale anche allo spostamento del punto della forza applicata diviso per lo spostamento del carico:
Dalla formula del vantaggio meccanico si possono quindi dedurre le seguenti relazioni:
- VM>1 : La forza risultante è maggiore della forza applicata, quindi la macchina aumenta l’entità della forza. D’altra parte, la distanza percorsa dal carico è inferiore alla distanza percorsa dal punto in cui viene applicata la forza.
- VM<1 : La forza risultante è inferiore alla forza applicata, quindi la macchina riduce il valore della forza. Si ottiene però uno spostamento del carico maggiore dello spostamento effettuato nel punto di applicazione della forza.
- VM=1 : la forza risultante della macchina è pari alla forza esercitata su di essa. Anche gli spostamenti del carico e il punto di applicazione della forza sono identici. Sebbene questi tipi di macchine meccaniche non forniscano un vantaggio meccanico, vengono generalmente utilizzate per eseguire il rafforzamento muscolare in modo più confortevole. Ad esempio, una semplice puleggia consente alla forza verso il basso di sollevare un peso, facilitando il sollevamento del carico.
Macchina e meccanismo
Infine, approfondiremo la differenza tra macchina e meccanismo, perché sono due concetti che spesso vengono confusi.
Un meccanismo è un insieme di elementi meccanici che consentono a un essere umano di svolgere un lavoro con meno sforzo e più comodamente.
Quindi, il meccanismo è la parte che esegue l’azione della macchina, cioè il meccanismo di una macchina è un insieme di parti che si combinano per compiere lavoro.
Tuttavia, una macchina è composta da diversi componenti. Il meccanismo è quindi un’altra parte di una macchina.
In breve, la nozione di macchina include quella di meccanismo, ma il suo significato non è lo stesso, poiché le macchine sono generalmente costituite da più componenti.