Este artigo explica o que são máquinas. Assim você descobrirá o significado de máquina, quais são as partes de uma máquina e quais são os diferentes tipos de máquinas.
O que é uma máquina?
Uma máquina é um sistema mecânico que executa uma determinada ação. Ou seja, máquina é um dispositivo constituído por um conjunto de elementos mecânicos combinados cujo funcionamento facilita a execução do trabalho.
Por exemplo, a prensa hidráulica é uma máquina que serve para comprimir diversos tipos de materiais e compactá-los. Então, com esta máquina você pode realizar trabalhos que seriam impossíveis de serem realizados com a força humana.
A energia que uma máquina necessita para o seu funcionamento pode ser de diversos tipos: mecânica, química, térmica, etc. Embora atualmente a grande maioria das máquinas obtenha energia de um motor elétrico.
É importante distinguir a noção de máquina daquela de maquinaria. Uma máquina é um dispositivo único que executa uma ação, enquanto o termo maquinaria se refere a um conjunto de máquinas utilizadas para o mesmo fim.
Partes de uma máquina
Uma máquina é composta pelos seguintes elementos:
- Mecanismo : são todas as partes da máquina que transformam a energia fornecida no trabalho para o qual a máquina foi projetada.
- Motor : É a parte da máquina que fornece a energia necessária para realizar o trabalho.
- Estrutura (ou chassis) : É a parte da máquina que suporta todos os outros componentes da máquina.
- Carcaça : é a parte da máquina que protege o aparelho. Geralmente possui um formato específico da máquina para facilitar seu uso e permitir sua fixação a outros elementos.
- Componentes de segurança : São as partes da máquina que não contribuem para atingir a finalidade da máquina, mas sim cuja finalidade é proteger as pessoas que utilizam a máquina.
- Circuito eletrônico : conjunto de cabos, sensores e dispositivos elétricos que auxiliam o funcionamento da máquina.
- Indicadores e telas : Algumas máquinas possuem indicadores ou telas para interagir com o usuário e alertá-lo sobre erros ou determinadas situações.
Tipos de máquinas
Dependendo do número de etapas que a máquina necessita para cumprir sua finalidade, as máquinas são classificadas como simples ou compostas.
- Máquina simples : máquina que realiza seu trabalho em uma única etapa. O funcionamento deste tipo de máquinas é portanto simples, ainda que possam incluir vários elementos mecânicos. Por exemplo: uma alavanca, uma polia, uma cunha.
- Máquina composta : máquina que requer diversas etapas para atingir sua utilidade. Uma máquina composta é composta por várias máquinas simples conectadas em série. Por exemplo: uma bicicleta, um guindaste, um relógio.
Por outro lado, as máquinas também podem ser classificadas conforme necessitam ou não de eletricidade para seu funcionamento:
- Máquina manual : O mecanismo deste tipo de máquina é acionado por pressão, portanto deve ser aplicada força na máquina para que ela funcione. Por exemplo: uma alavanca, um sistema de polias, uma cunha.
- Máquina elétrica : a máquina necessita de corrente elétrica para funcionar. A eletricidade pode ser gerada por uma fonte de energia externa ou por uma bateria. Esses tipos de máquinas costumam ter motor embutido, o que as torna mais barulhentas. Por exemplo: um computador, uma televisão.
Máquina simples
Uma máquina simples é um tipo de máquina que permite alterar a magnitude ou direção de uma força. Simplificando, uma máquina simples é um dispositivo mecânico usado para exercer força com menos esforço ou com mais conforto.
Por exemplo, a alavanca é uma máquina simples. A alavanca é uma máquina simples porque permite levantar um objeto pesado usando muito menos força do que se você o levantasse sem a alavanca.
Resumindo, máquinas simples podem ser definidas como os mecanismos mais simples que proporcionam vantagem mecânica.
máquina composta
Uma máquina composta , também chamada de máquina composta , é uma máquina composta por um conjunto de máquinas simples. Simplificando, uma máquina composta é um dispositivo mecânico que combina várias máquinas simples conectadas em série.
Máquinas compostas são usadas para obter maior vantagem mecânica. Ao reunir várias máquinas simples, pode-se obter uma força resultante maior, facilitando o manuseio de objetos pesados.
Assim, a operação de uma máquina composta envolve a combinação de várias máquinas simples em série, de modo que a força resultante fornecida por uma máquina simples ative a próxima. O usuário, portanto, só precisa fazer o esforço necessário para ativar a primeira máquina simples.
Vantagem mecânica de uma máquina
A vantagem mecânica de uma máquina é um parâmetro que mostra o quanto a força aplicada à máquina é amplificada. A vantagem mecânica indica, portanto, a relação entre a força de entrada e a força de saída.
Matematicamente, a vantagem mecânica de uma máquina é definida como a razão entre a força resultante e a força aplicada.
A vantagem mecânica também pode ser calculada dividindo a velocidade da força aplicada pela velocidade com que a carga se move. Da mesma forma, esta expressão também equivale ao deslocamento do ponto da força aplicada dividido pelo deslocamento da carga:
Então, da fórmula da vantagem mecânica, podem ser deduzidas as seguintes relações:
- VM>1 : A força resultante é maior que a força aplicada, então a máquina aumenta a magnitude da força. Por outro lado, a distância percorrida pela carga é menor que a distância percorrida pelo ponto onde a força é aplicada.
- VM<1 : A força resultante é menor que a força aplicada, então a máquina reduz o valor da força. Porém, obtemos um deslocamento de carga maior que o deslocamento realizado no ponto de aplicação da força.
- VM=1 : a força resultante da máquina é igual à força exercida sobre ela. Os deslocamentos da carga e o ponto de aplicação da força também são idênticos. Embora esses tipos de máquinas mecânicas não proporcionem vantagem mecânica, geralmente são utilizadas para realizar o fortalecimento muscular de forma mais confortável. Por exemplo, uma polia simples permite que a força descendente levante um peso, facilitando o levantamento da carga.
Máquina e mecanismo
Por fim, nos aprofundaremos na diferença entre máquina e mecanismo, pois são dois conceitos muitas vezes confundidos.
Um mecanismo é um conjunto de elementos mecânicos que permitem ao ser humano realizar trabalhos com menos esforço e com mais conforto.
Assim, o mecanismo é a parte que realiza a ação da máquina, ou seja, o mecanismo de uma máquina é um conjunto de peças que se combinam para realizar trabalho.
No entanto, uma máquina é composta por vários componentes. O mecanismo é, portanto, outra parte de uma máquina.
Em suma, a noção de máquina inclui a noção de mecanismo, mas o seu significado não é o mesmo, uma vez que as máquinas são geralmente constituídas por vários componentes.