Cet article explique ce que sont les machines. Ainsi vous découvrirez la signification de machine, quelles sont les pièces d’une machine et quels sont les différents types de machines.
Qu'est-ce qu'une machine ?
Une machine est un système mécanique qui exécute une certaine action. C'est-à-dire qu'une machine est un dispositif constitué d'un ensemble d'éléments mécaniques combinés dont le fonctionnement facilite l'exécution du travail.
Par exemple, la presse hydraulique est une machine qui sert à comprimer différents types de matériaux et à les compacter. Ainsi, avec cette machine, vous pouvez effectuer un travail qui serait impossible à réaliser avec la force humaine.
L’énergie dont une machine a besoin pour son fonctionnement peut être de différents types : énergie mécanique, chimique, thermique, etc. Bien qu’actuellement la grande majorité des machines obtiennent leur énergie d’un moteur électrique.
Il est important de distinguer la notion de machine de celle de machinerie. Une machine est un appareil unique qui effectue une action, tandis que le terme machinerie fait référence à un ensemble de machines utilisées dans le même but.
Pièces d'une machine
Une machine est composée des éléments suivants :
- Mécanisme : c'est l'ensemble des pièces de la machine qui transforment l'énergie fournie en travail pour lequel la machine a été conçue.
- Moteur : C'est la partie de la machine qui fournit l'énergie nécessaire pour effectuer le travail.
- Structure (ou châssis) : C'est la partie de la machine qui supporte tous les autres composants de la machine.
- Boîtier : c'est la partie de la machine qui protège l'appareil. Il présente généralement une forme spécifique à la machine afin de faciliter son utilisation et de permettre sa fixation à d'autres éléments.
- Composants de sécurité : ce sont les parties de la machine qui ne contribuent pas à atteindre le but de la machine, mais dont le but est plutôt de protéger les personnes qui utilisent la machine.
- Circuit électronique : ensemble de câbles, capteurs et appareils électriques qui aident au fonctionnement de la machine.
- Indicateurs et écrans : certaines machines disposent d'indicateurs ou d'écrans pour interagir avec l'utilisateur et l'avertir d'erreurs ou de certaines situations.
Types de machines
En fonction du nombre d'étapes dont la machine a besoin pour remplir son utilité, les machines sont classées comme simples ou composées.
- Machine simple : une machine qui effectue son travail en une seule étape. Le fonctionnement de ce type de machines est donc simple, même si elles peuvent comporter plusieurs éléments mécaniques. Par exemple : un levier, une poulie, une cale.
- Machine composite : machine qui nécessite plusieurs étapes pour atteindre son utilité. Une machine composée est composée de plusieurs machines simples connectées en série. Par exemple : un vélo, une grue, une montre.
D'autre part, les machines peuvent également être classées selon qu'elles nécessitent ou non de l'électricité pour leur fonctionnement :
- Machine manuelle : Le mécanisme de ce type de machine est actionné par une poussée, il faut donc appliquer une force sur la machine pour qu'elle fonctionne. Par exemple : un levier, un système de poulies, une cale.
- Machine électrique : la machine a besoin d'un courant électrique pour fonctionner. L'électricité peut être générée par une source d'alimentation externe ou une batterie. Ces types de machines ont généralement un moteur intégré, ce qui les rend plus bruyantes. Par exemple : un ordinateur, une télévision.
Machine simple
Une machine simple est un type de machine qui permet de modifier l'ampleur ou la direction d'une force. Autrement dit, une machine simple est un dispositif mécanique utilisé pour exercer une force avec moins d’effort ou de manière plus confortable.
Par exemple, le levier est une machine simple. Le levier est une machine simple car il permet de soulever un objet lourd en appliquant beaucoup moins de force que si vous deviez le soulever sans le levier.
En bref, les machines simples peuvent être définies comme les mécanismes les plus simples offrant un avantage mécanique.
machine composée
Une machine composée , également appelée machine composée , est une machine composée d'un ensemble de machines simples. Autrement dit, une machine composée est un dispositif mécanique qui combine plusieurs machines simples connectées en série.
Les machines composites servent à obtenir un plus grand avantage mécanique. En réunissant plusieurs machines simples, une force résultante plus élevée peut être obtenue, facilitant ainsi la manipulation d'objets lourds.
Ainsi, le fonctionnement d’une machine composée consiste à combiner plusieurs machines simples en série, de sorte que la force résultante fournie par une machine simple active la suivante. L'utilisateur n'a donc plus qu'à faire l'effort nécessaire pour activer la première machine simple.
Avantage mécanique d'une machine
L' avantage mécanique d'une machine est un paramètre qui montre à quel point la force appliquée à la machine est amplifiée. L'avantage mécanique indique donc la relation entre la force d'entrée et la force de sortie.
Mathématiquement, l'avantage mécanique d'une machine est défini comme le rapport entre la force résultante et la force appliquée.
L'avantage mécanique peut également être calculé en divisant la vitesse de la force appliquée par la vitesse à laquelle la charge se déplace. De même, cette expression équivaut également au déplacement du point de la force appliquée divisé par le déplacement de la charge :
Ensuite, de la formule de l’avantage mécanique, les relations suivantes peuvent être déduites :
- VM>1 : La force résultante est supérieure à la force appliquée, donc la machine augmente l'amplitude de la force. En revanche, la distance parcourue par la charge est inférieure à la distance parcourue par le point où la force est appliquée.
- VM<1 : La force résultante est inférieure à la force appliquée, la machine réduit donc la valeur de la force. Cependant, on obtient un déplacement de charge supérieur au déplacement effectué au point d'application de la force.
- VM=1 : la force résultante de la machine est égale à la force exercée sur elle. Les déplacements de la charge et le point d'application de la force sont également identiques. Bien que ces types de machines mécaniques ne présentent pas d’avantage mécanique, elles sont généralement utilisées pour effectuer du renforcement musculaire de manière plus confortable. Par exemple, une simple poulie permet un effort vers le bas pour soulever un poids, facilitant ainsi le levage de la charge.
Machine et mécanisme
Pour finir, nous allons approfondir la différence entre une machine et un mécanisme, car ce sont deux concepts souvent confondus.
Un mécanisme est un ensemble d’éléments mécaniques qui permettent à un être humain d’effectuer un travail avec moins d’effort et de manière plus confortable.
Ainsi, le mécanisme est la pièce qui exécute l'action de la machine, c'est-à-dire que le mécanisme d'une machine est un ensemble de pièces qui se combinent pour effectuer un travail.
Cependant, une machine est composée de plusieurs composants. Le mécanisme est donc une autre partie d’une machine.
Bref, la notion de machine englobe la notion de mécanisme, mais sa signification n'est pas la même, puisque les machines sont généralement constituées de plusieurs composants.