Àmbit 03
Cinemàtica
Com es mouen els mecanismes: engranatges, barres articulades i lleves
La cinemàtica descriu el moviment: posicions, trajectòries i velocitats. Mostra com un moviment es pot transformar en un altre.
A qui s’adreça
Estudiants a qui agraden els engranatges, les bicicletes i les joguines que es mouen, i que volen saber com un moviment es converteix en un altre.
Què aprendràs
- Com els engranatges canvien la velocitat i el sentit de gir
- Com la relació de transmissió permet guanyar força a canvi de velocitat
- Com els sistemes de barres articulades transformen la rotació en un moviment de vaivé
- Com seguir la trajectòria d’un punt en moviment
Experiments d’exemple
-
Fes encaixar una roda dentada petita amb una de gran i compta les voltes que fa cadascuna.
-
Munta un mecanisme de biela-manovella i observa com es mou el pistó.
-
Canvia la longitud d’una barra i observa com en canvia la trajectòria.
Coses que pots construir
-
Una caixa d’engranatges per a un cabrestant lent i fort
-
Un pistó mogut per una manovella
-
Un mecanisme d’eixugaparabrisa
Aquests exemples mostren el tipus de treball d’aquest àmbit. Les lliçons publicades poden ser diferents.
Prova un petit model
Aquests models petits funcionen aquí mateix, al teu navegador, i continuen funcionant sense connexió un cop s’ha carregat la pàgina. Són models didàctics simplificats, no el programa de simulació de MEKALUMI.
Consell: arrossega l’engranatge de l’esquerra per fer-lo girar amb la mà.
Tren d’engranatges
Canvia el nombre de dents de cada engranatge. Observa com canvien la velocitat i el moment de força (la força de gir).
- Relació de transmissió
- 1 : 2
- Velocitat de sortida
- 15 rpm · 2 vegades més lent
- Moment de força
- × 2
- Sentit
- Contrari al del motor
Quan un engranatge petit en fa girar un de gran, el gran gira més a poc a poc però amb més força. Els cabrestants, les bicicletes i els rellotges fan servir aquesta idea.
Model: engranatges ideals, sense fregament ni lliscament. Velocitat del motor: 30 rpm.
Què simplifica la simulació
- La cinemàtica estudia el moviment, sovint sense preguntar-se quines forces el causen.
- Se suposa que les peces encaixen perfectament, sense escletxes ni joc.
Tota simulació simplifica la realitat. Saber com ho fa forma part d’aprendre enginyeria.
Relació amb les matèries escolars
Matemàtiques (geometria i proporcions), física, disseny i tecnologia
Connexions amb altres àmbits
La cinemàtica es basa en la mecànica i és essencial per a la robòtica.
Bo de saber
En una bicicleta, la cadena i els plats i pinyons de mides diferents et fan guanyar força a canvi de velocitat quan vas costa amunt.