Les eines - parevitoria.edu.gva.esparevitoria.edu.gva.es/deptecno/bax/2017_Tc2_Llibre.pdf · PERFIL: l'objecte vist des de l'esquerra i dibuixat a la dreta. • Sols s'han de dibuixar

Les eines

Una eina és un utensili destinat a

facilitar el treball manual.

El ser humà pot tenir professions molt

diverses: fuster, ferrer, mecànic, paleta,

electricista, electrònic, etc. Però en totes

elles utilita un conjunt d'eines que li

són necessàries per a la seva feina:

aquest conjunt d'eines s'anomena

einam. Si una eina està feta de ferro o

d'acer s'anomena ferramenta.

Al món actual hi ha una gran quantitat

de màquines, però les feines manuals

encara són molt importants i es

realiten amb les eines. Les eines s'han

perfeccionat, però no han canviat molt

la seva forma: el martell, la serra, la

llima i l'escaire que utilitem a l'actualitat, són bàsicament iguals als que existien fa mil anys.

Les primeres eines que coneixem es van construir a l'edat de la pedra on apareixen les destrals i els

ganivets fets de pedra. També podem trobar agulles i altres estris fets d'ossos d'animals.

A partir de l'edat del bronze (aliatge de coure i d'estany) i de l'edat

del ferro, les eines van ser metàl·liques; eren més dures i resistents,

duraven més temps i eren més efcients.

Empra les eines adients: no s'utilitza el mall per apagar l'ordinador ;-)

Tipus d'eines

• d’abrasió

• de cargolar

• de percussió

• de perforació

• de subjecció

• de tall

• mesurar i marcar

arrancar o llevar per fricció, polir o desgastar un material pel fregament amb una eina

donar un moviment de rotació i avanç en una peça o accessori

percudir, colpejar repetidament un material

fer un forat que pot travessar (passant) o no (cego) el material

subjectar o agafar un material, inmovilitzant-lo

dividir o separar troços d'un material per mitjà d’una fulla

fer operacions de control i de calibratge, o bé, fer senyals o dibuixos sobre el material

IES Pare Vitòria Departament de Tecnologia 19/01/18 - Pàg. 1 / 60

Les eines són perilloses si s'utilitzen incorrectament.

El professor explicarà a classe com utilitzar.-les

No utilitzes cap eina si el professor no ha explicat el seu ús.




Curs Nom Data

Nom de l'eina Nombre de la herramienta Tool name

aixada azada hoe

alicates de punta fna alicate de punta fna needle-nose pliers

alicates de punta rodona alicate de punta redonda

alicates universals alicate universal standard pliers

barrina barrena gimlet

broca per a formigó broca para hormigón masonry drill bit

broca per a fusta broca para madera brad point drill bit

broca per a metall broca para metal twist drill bit

broca plana broca plana spade drill bit

caixa de biaixos caja de ingletes miter box

cargol autoroscat · tirafons tornillo autoroscado · tirafondos screw

cargol de banc tornillo de banco vice, clamp

cargol · femella · volandera tornillo · tuerca · arandela screw · nut · washer

cinta mètrica cinta métrica measuring tape

clau allen llave allen hex key, Allen key

clau anglesa llave inglesa monkey wrench

clau d'estrela llave de estrella

clau d'estrela colzada llave de estrella acodada

clau fxa llave fja wrench, spanner

clau de tub llave de tubo tube wrench

cúter cúter cutter

enformador formón chisel

engrapadora grapadora stapler, staple gun

escaire escuadra setsquare

espàtula espátula scraper

grapes grapas staples

llima plana lima plana fle

llima rodona lima redonda

llima triangular lima triangular

maça maza mace


Curs Nom Data

Nom de l'eina Nombre de la herramienta Tool name

mall mazo mallet

martell de bola martillo de bola ball peen hammer

martell (de pena) martillo hammer

martell d'orelles martillo de orejas

micròmetre micrómetro micrometer

nivell de bombolla nivel de burbuja spirit level, bubble level

pala pala shovel

paleta paleta trowel

paper de vidre papel de lija sandpaper

peu de rei (calibrador) pie de rey vernier caliper

pic pico pick

pinces pinzas tweezers

plana llana trowel

raspa escofna rasp, wood fle

serra d'arc sierra de arco hacksaw

serra de calar sierra de calar jigsaw

serra de fuster sierra de carpintero carpenter saw

serra de marqueteria sierra de marquetería coping saw

sergant (serre-joint) sargento c-clamp

tallatubs cortatubos tub cutter

tenalles tenazas pincer

tisores tijeras scissors

tisores d'electricista tijeras de electricista electrician scissors

tornavís cerca-fase destornillador busca-fases voltage-tester

tornavís d'estrela destornillador de estrella phillips head screwdriver

tornavís de punta plana destornillador de punta plana flat head screwdriver

tornavís pozidriv destornillador pozidriz pozidriv head screwdriver

trepant · broca taladro · broca drill · (drill) bit

xerrac serrucho handsaw

xerrac de costella serrucho de costilla backsaw


Curs Nom Data

20 eines bàsiques

n Nom de l'eina Nombre de la herramienta Tool name

1 aixada azada hoe

2 alicates alicates pliers

3 broca broca drill bit

4 cargol tornillo screw

5 cinta mètrica cinta métrica measuring tape

6 clau fxa llave fja spanner, wrench (EEUU)

7 cúter cúter cutter

8 enformador formón chisel

9 femella tuerca nut

10 llima lima fle

11 martell martillo hammer

12 pala pala shovel

13 paper de vidre papel de lija sandpaper

14 pinces pinzas tweezers

15 sergant (serre-joint) sargento c-clamp

16 serra sierra saw

17 tisores tijeras scissors

18 tornavís destornillador screwdriver

19 trepant taladro drill

20 volandera arandela washer


El dibuix tècnic

Un dibuix ben fet és una forma molt recomanable de donar una idea del que es vol fer. El dibuix tècnic

d'un objecte, d'una màquina, d'una casa, d'un vaixell, etc. s'anomena plànol; Hi ha dues maneres de

dibuixar els plànols:

Manualment Es dibuixa sobre paper blanc o vegetal en format

normalitat DIN.

El que nosaltres utilitarem per a la nostra feina és

el format DIN A4 (210 x 297 mm).

Estris essencials

Portamines de 0,5 mm, esborrador

Regle de 40 cm i compàs

Cartabó i escaire

Ordinador Mitjançant un ordinador i un programa es dibuixen

els plans necessaris que després es poden imprimir.

Els programes més utilitats són Autocad, Corel

Draw, 3D Studio, Autosketch, etc.

Estris essencials

Ordinador (monitor alta resolució)

Programa de dibuix tècnic

Impressora o traçador gràfc

Actualment s'utilita de forma majoritària el dibuix

amb ordinador (CAD - Computer Aided Dessing)

per a tot tipus de treballs tècnics: enginyeria,

arquitectura, estructures, maquinària, plantes de

procés, disseny, modelatge, etc.

• Facilitat de modifcar el dibuix.

• Estalvi en hores de treball.

• Portabilitat dels treballs.

• Gran quantitat de símbols normalitats i

predefnits (bliblioteques).

• No hi ha limitacions d'escala gràfca.

• Elements de càlcul ja predefnits.

Dibuix 2D Autocad, Autosketch, LibreCad, QCad.

Dibuix 3D Autosdesk Inventor, Autodesk Fusion 360, Autodesk 3DStudio, SolidWorks, Google

SketchUp, Solid Edge, FreeCad.


Sistema dièdric

Imagina que que estàs situat en la posició de l'observador i que veus l'objecte de la fgura. Si

mentalment intentares dibuixar el que veus per cada costat sobre les parets del fons i el pis, faries tres

dibuixos com els que es veuen.

El que acabes de fer es la projecció del objecte sobre els tres plans: La paret del darrere (alçat), la paret

de la dreta (perfl) i el pis (planta).

• Tot objecte es pot situar dins d’un cub (6 cares).

• La projecció de l'objecte sobre cada cara rep el nom de VISTA

• Les vistes més utilitades són:

◦ ALÇAT: És la vista frontal, es considera la vista principal, la que més detalls dóna.

◦ PLANTA: L'objecte vist des de dalt i dibuixat al terra.

◦ PERFIL: l'objecte vist des de l'esquerra i dibuixat a la dreta.

• Sols s'han de dibuixar les vistes necessàries; el més normal són tres vistes, però de vegades hi ha

prou amb dues vistes.


• Si del triedre anterior llevem

la fgura, ens quedaran els

dibuixos sobre les parets i el

pis.

• Si ara obrim les tres parets

(com si obrirem una caixa de

cartó) sobre el pis, tindrem

les vistes dibuixades sobre

un plànol.

Observa la funció que fan les línies

puntejades que s'han dibuixat de guia:

guarden les mides relatives d'una vista

a l'altra.

Triedre: conjunt de tres plànols en angle recte


Curs Nom Data

Pràctica: Vistes (1)

Ací tens tres fgures dibuixades en perspectiva cavallera. Dibuixa les quatre vistes que es demanen.

1. Dibuixa primer l'alçat

2. Després la planta

3. Dibuixa el perfl esquerre (mirant des de l'esquerra)

4. Dibuixa el perfl dret (mirant des de la dreta).

Després còpia la perspectiva cavallera en la graella quadriculada de la dreta.

1. Dibuixa primer l'alçat

2. Fes les linies de fuga

3. Tanca el dibuix per darrere.

(Pots agafar 3 quadrets per a cada cub de l'original i agafar-ne dos per a la perspectiva)


Curs Nom Data

Pràctica: Vistes (2)

Si ja has comprés la tècnica i tens clar la pràctica anterior, ara pots passar a un nivell un poc més

avançat.


Representacions a escala

Dibuixar a escala és fer el dibuix d'un objecte, més gran o més petit del que és realment, però respectant

les seves proporcions: Si un rectangle mesura 15 x 8 mm i volem dibuixar-lo 5 voltes més gran, el dibuix

mesurarà 75 x 40 mm (hem de multiplicar tot per 5).

Un objecte de... volem dibuixar-lo... ample (eix X) alt (eix Y)

30 cm d'ample i 10 cm d'alt

10 voltes més gran 30 · 10 = 300 cm = 3 m 10 · 10 = 100 cm = 1 m

2 voltes més petit 30 / 2 = 16 cm 10 / 2 = 5 cm

50 voltes més petit 30 / 50 = 0,6 cm = 6 mm 10 / 50 = 0,2 cm = 2 mm

Imagina que tenim un full DIN A4 (210 X 297 mm) i que volem dibuixar els següents objectes:

Objecte Quina solució li donem ... Escala Exemples

Un avió L’objecte és massa gran i no cap al paper; l’hem de

dibuixar més xicotet del que és en realitat.

Hem d’emprar una escala de reducció; per exemple,

dibuixar-lo 100 voltes més petit, a escala 1:100

Reducció

1:2, 1:5, 1:10, 1:25,

1:50, 1:100, 1:200,

1:1000, 1:100.000

Un mòbil Ara no és necessària cap reducció, es pot dibuixar a la

seva mida real dins del A4.

Estem utilitant l’escala natural o escala 1:1, el dibuix i

l’objecte són de la mateixa mida.

Natural 1:1

Un clip El problema és que la peça és massa petita, l’hem de

dibuixar més gran.

Hem d’emprar una escala d’ampliació; per exemple,

dibuixar-lo 5 voltes més gran, a escala 5:1

Ampliació 2:1, 5:1, 10:1, 20:1

Les escales més utilitzades són sempre múltiples de 2, de 5 i de 10.

Normes bàsiques per al dibuix de làmines

1. Dibuixa la làmina en un format DIN A4. El professor et donarà el format adient a cada cas.

2. Fes-la a llapis (amb regle, cartabó i escaire)

3. No marques fort amb el llapis en dibuixar, ha de ser fàcil esborrar les línies de construcció.

4. Acota la fgura, sempre en valor real, la mida vertadera del objecte.

5. Retola les dades al caixetí. En aquest cas “retolar” no és escriure com ho fas normalment ni fer

rètols amb colors i retoladors.

6. Les làmines acabades, es presentaran ben netes, sense arrugues.


Curs Nom Data

Pràctica: dibuixa la pinça a escala 2:1


Ací tens una pinça d'estendre la roba,

dibuixada a escala 1:1, amb les mides més

importants acotades en mil·límetres. Dibuixa

la pinza a escala 2:1 en la quadrícula adjunta

(cada casella és d'1 cm de costat) i acótala.

La perspectiva

Sempre que s’intenta dibuixar objectes reals (tridimensionals), es

troba la difcultat de representar-los sobre una superfície plana. Per

donar aspecte de profunditat, s'ha de dibuixar segons les regles de

la perspectiva.

La perspectiva és la deformació aparent que es produeix en un

objecte que pareix allunyar-se. Per exemple, els carrers i les vies del

tren semblen ajuntar-se a l’horitó.

Avantatges de dibuixar en

perspectiva:

• Una idea clara del lloc on se

situa cada element del conjunt.

• Una relació de dimensions i

volums, important a l’hora de

dissenyar i construir

• Un impacte visual que dóna

bellesa al dibuix


El disseny de productes

La Tecnologia evoluciona

La tecnologia és un conjunt de coneixements que

s'apliquen a una activitat o a un procés industrial.

La Tecnologia és la base de les enginyeries.

Per exemple: quins objectes fabricats amb noves

tecnologies es poden trobar a una barca de

regates? Sense entrar en massa detalls: les veles,

les cordes, l’arboradura, el buc, el mobiliari, etc.

Els materials han canviat, els objectes han

evolucionat i la forma de construir-los no és la

mateixa que la de les primeres barques esportives.

Disseny de productes

Per dissenyar un objecte s’ha de saber què es vol

fer i com es vol fer. Cal defnir tots els detalls de

l’objecte, i fer dibuixos detallats del conjunt i de

cada una de les seves parts.

Els dissenys gràfcs es poden fer per ordinador,

amb els programes de CAD (Computer Aided

Desing) que permeten dibuixar models 3D.

Alguns dels materials més importants

Metalls No metalls

ferro i derivats (acers, fosa)

coure, bronze (aliatge de coure i estany)

llautó: aliatge de coure i zinc

alumini, magnesi, titani, plom, zinc,

estany, níquel

llanda (làmina d’acer revestida d’estany).

fusta, paper i derivats (cartolina, cartó)

tèxtils: fbres naturals (llana, seda, lli i químiques: raió,

niló, tergal, etc.

materials de construcció: ciments, formigó, maons,

rajoles, etc.

pintures, adhesius, plàstics, vidre, llana de vidre, fbra

òptica ...

materials fets a mida (disseny de materials)


Normes de qualitat

Els productes o treballs fets per una empresa ha de complir uns mínims

de qualitat. Per qualitat entenem:

1. El producte compleix certes normes o especifcacions.

2. El client està conforme amb el producte o el servei i el preu que ha pagat.

Les normes de qualitat estan recollides per organismes internacionals

que s’encarreguen de divulgar-les i fer-les complir. A Espanya,

l’organisme responsable és l’ENAC (Entidad Nacional de Acreditación).

Una empresa que compleix aquestes normes, obté un certifcat que

acredita un nivell de qualitat constant en els seus productes.

• ISO 9000: normes per garantir la qualitat d’un producte i el servei al client.

• ISO 14000: normes per garantir el compliment amb la gestió mediambiental

Com dissenyar un producte

Objecte • Nom explicatiu.

• Breu descripció de l’objecte (o del producte) dissenyat.

Croquis i detalls • Dibuix a mà (croquis), d'execució ràpida.

• És essencial determinar les seves dimensions del conjunt i de les parts.

• Cal posar les mides (acotades) de l’objecte i detallar les seves parts.

Materials • Materials necessaris per a la seva construcció.

• Objectes semielaborats que puguen usar-se en el objecte.

Característiques • Sensorials: color, olor, sabor, toc, forma, lluentor, transparència, textura.

• Producció: cost, transport, durada, impacte ambiental, disponibilitat.

• Mecàniques: duresa, tenacitat, ductilitat, mal·leabilitat, flexibilitat.

• Qualitats estètiques i de disseny

Utilitat • Problema que pretén resoldre

Funcionament • Maneig de l’objecte i explicació de les seves normes d’utilitació.

• Explicació del seu funcionament.

• Exemples de l’ús que en fem.

Aspectes +/- • Coses a favor i en contra de l’objecte.

• Possibles solucions i millores.

Impacte ambiental • Avaluar la influència de l’objecte sobre el medi ambient.

• Proposar mesures d'estalvi energètic i de sostenibilitat.


Farem un estoig

La tapa està feta de plàstic

transparent (una tapa de bloc pot

servir) i es subjecta amb una tira

de cinta adhesiva (cel·lofana,

cinta americana, etc), pel costat

més llarg.


El io-io

Pot ser sembla una joguina de poca importància,

però si hem de fer cas al que es diu per la

Viquipèdia, sembla que abans s'emprava per a

caçar, llençant un io-io doble a les potes dels

animals, on s'enrotllava i els feia caure. Tot i

això, els grecs i els xinesos ja l'utilitaven com

element de diversió i habilitat.

Bàsicament consisteix en un disc més o menys

pesant, amb una ranura central per on s'envolta un fl que es manté lligat al dit

de la mà que mou el io-io.

La nostra versió

1. Talla un disc de fusta d'1 o 2 cm de gruix.

2. Traça un diàmetre i marca el centre.

3. Marca dos punts sobre el diàmetre, a 1,5 cm del centre.

4. Fer tres forats de 0,5 cm de diàmetre.

5. Decora el disc al teu gust.

6. Passa un cordó gros d'1,20 m.

7. Nuga les puntes del cordó.

Com funciona?

Agafant-lo amb una ma per cada part

del cordell has de fer-lo girar per

enrotllar-lo i després, estirant i afluixant

amb els braços, fer-lo girar.


Els metalls

Fa uns 35.000 anys, al paleolític, els humans fan

servir la pedra per construir pics, destrals, puntes

de llança i de fletxa i ganivets; a més, usen la fusta,

els ossos i la pell dels animals per fer eines i vestits.

En el neolític s'utilita ja el fang i l’argila en els

estris domèstics i la construcció; per a cosir les

pells utilita els tendons d'animals o fbres vegetals

com la pita obtinguda de les fulles d’atavara.

Al voltant del 3.000 aC, l’edat del metalls, ja fa

servir metalls de baix punt de fusió, com el coure,

l’estany, el plom, la plata i l’or en la fabricació de

joies, armes i utensilis. Cap al 1.500 aC, els hitites

descobreixen l’extracció del ferro.

Els romans van inventar un ciment fet de pedra,

calç i cendres volcàniques, que mesclat amb aigua,

pren i es fa dur. Açò va permetre grans avanços en

les construccions civils (com les ínsulae de 8 pisos).

La fórmula es va perdre al pas del temps i fns al

1800 no es torna a “inventar” el ciment.

Els xinesos inventen la fabricació del paper i

posteriorment, a l’edat mitjana, els àrabs van

introduir-lo a Europa (cap al 1150 en Al Àndalus)

Alguns metalls com l’alumini i el zinc s’havien

descobert en l’antiguitat; però sols a la f de l’edat

moderna, en la Revolució industrial (1850), es

descobreixen mètodes per a produir-los en grans

quantitats. També es descobreixen metalls com el

níquel, el titani, el magnesi, el crom i el wolframi.

Actualment, el desenvolupament de la indústria

química ha permés l’aparició de nous materials

tecnològics com el plàstic, els adhesius, les fbres

tèxtils, les resines, els semiconductors, etc.

Materials

Un material és tot allò que està format de matèria, es dir, d'àtoms (protons, neutrons i electrons). Es diu

matèria primera quan el material s’extreu directament de la natura i s'empra per produir altres objectes.

Segons el seu origen, els materials poden ser:

• Naturals: s'obtenen de la pròpia natura.

◦ Animals: s'obtenen de l'activitat dels animals: pell, carn, ossos, pel (llana), mel, cera.

◦ Vegetals: s'obtenen com a subproducte de les plantes: cotó, lli, goma, bambú, cautxú, fusta,

fruits, llavors (llegums i cereals)

◦ Minerals: són roques de composició defnida i font dels metalls: pirita (Fe), cuprita (Cu),

bauxita (Al), galena (Pb), blenda (Zn), cassiterita (Sn)

• Artifcials: són producte de l’activitat humana.

• Sintètics: formats per unió de compostos més simples o dels seus elements.

Metalls

Un metall és un element químic amb característiques determinades (que no tenen els altres elements).

En general són brillants, dúctils, mal·leables i conductors de la calor i de l'electricitat. Els materials

metàl·lics es poden classifcar en:

• Fèrrics: són aquells que contenen ferro com a component principal, i de vegades altres metalls,

en menor proporció amb els que formen aliatges; el més usual és l'acer.

• No fèrrics: són metalls diferents al ferro, però amb qualitats que els fan importants en altres

aplicacions; també formen aliatges amb altres metalls


Propietats dels metalls

• Duresa: Oposició que presenta un material a ser ratllat per un altre.

• Tenacitat Resistència al xoc. La propietat contrària s’anomena Fragilitat.

• Ductilitat Facilitat d’un material de deformar-se en fls.

• Mal·leabilitat Propietat d’un material de deformar-se en làmines.

• Elasticitat Facilitat per deformar-se sense trencar-se i tornar a la seva forma inicial

en

desaparèixer l’esforç. La propietat contrària és la Plasticitat.

Fèrrics Característiques Ús i aplicacions

Ferro Metall platejat, molt tenaç i flexible és la base dels acers.

Acer Aliatge de ferro i de carboni (1,7% màxim). Afegint

altres metalls s’obtenen acers diferents.

carrosseries, bigues, etc.

Fosa Aliatge de ferro i carboni (1,7 a 6,7%), és un material

molt dur i amb una alta colabilitat.

suports per a màquines, tapes

de claveguera.

No fèrrics Característiques Ús i aplicacions

Coure Metall de color rogenc, lluent, dúctil i tou, bon

conductor del calor i del corrent elèctric.

Conductors elèctrics, tubs i

canonades.

Bronze Aliatge de coure i estany que és més resistent a la

corrosió que el coure.

coixinets de fricció, campanes i

decoració.

Llautó Aliatge de coure i zinc, té millors propietats

mecàniques que el coure.

Radiadors i tubs flexibles,

bijuteria i decoració.

Alumini Metall blanc brillant, molt lleuger, resistent a la

corrosió a l’aire, dúctil i mal·leable.

Estris de cuina, estructures

(fnestres, portes), envasos i

embolcalls (paper alumini).

Zinc Metall gris-blavós, brillant, fràgil en gelat, quan

s'oxida, la capa formada el protegeix de l'ambient.

Planxes per a cobertes, canalons,

i galvanitats (posar una capa

fna de zinc per protegir l'acer)

Llanda Material format per una làmina d’acer revestida

d’estany que el fa molt resistent a la corrosió.

Embalatge d’aliments

Crom Metall blanc brillant, molt dur, fràgil i molt resistent a

la corrosió i a l'oxidació

Cromats, acers inoxidables, de

gran duresa i tenacitat.

Níquel Metall blanc brillant, prou dur, tenaç, dúctil i

mal·leable, ferromagnètic, resistent a la corrosió.

Niquelats, aliatges inoxidables.

Estany Metall blanc brillant, molt bla, poc dúctil, però molt

mal·leable.

Soldadures elèctriques, aliatges,

materials antifricció.


El ferro

1700 aC Els hitites, habitants de l’Àsia Menor (actual Turquia) descobreixen la tècnica de foneria

del ferro i fabriquen eines i armes de ferro, que té millors qualitats que les de bronze.

1000 aC∼ Diversos pobles (Índia, Xina, Grècia) aprenen a construir forns baixos, fets d’argila i

escalfats amb carbó vegetal i als que injectaven aire amb una manxa de cuir (cuero).

550 aC Els celtes milloren les tècniques d’obtenció i procés del ferro; pareix ser que ja coneixien

una forma de tremp (temple).

700 A Catalunya apareix un nou tipus de forn: la farga catalana. Una petita xemeneia

s’omplia de capes de carbó i de mineral de ferro, i la injecció d’aire es feia amb una manxa

o bé amb una tovera utilitant la força hidràulica i l’efecte Venturi.

1300 A Europa s’utiliten els precursors de l’alt forn: la xemeneia es fa més alta i amb més

capacitat i la manxa hidràulica és més gran. Amb tot açò, les temperatures a l’interior del

forn es fan més altes i la fusió del mineral és més completa.

> 1700 Els forns de fusió del mineral de ferro són cada vegada més alts, de major diàmetre i per

tant de major capacitat. Els sistemes d’injecció d’aire i de recollida de material són més

efectius. Un alt forn actual pot tenir més de 70 metres d’alçària i 14 metre de diàmetre.

Minerals de ferro

Magnetita

Hematites

Siderita

Limonita

Pirita

Extracció del mineral

Un metall s'obté a partir d'un mineral que es troba en el terra. Un jaciment és una zona rica en el

mineral buscat, això fa rendible la seva explotació. Una mina és el conjunt d'excavacions i instal·lacions

que es fan per extreure el mineral.

El ferro no es troba en estat pur, està combinat amb altres elements químics formant els minerals de

ferro. El material que s’extreu de la mina està format per:

• Mena: Mineral que es vol extreure del sòl, per exemple la pirita.

• Ganga: Altres terres que estan mesclades amb la mena i que no interessen.

Per separar el mineral de la ganga es segueix el procés següent:

• Garbellament: separació parcial de la ganga i altres elements.

• Trituració: obtenció de fragments de menor mida.

• Separació: el mineral es separa per procediments magnètics, de flotació (diferència de densitat) i

altres.


Siderúrgia: del mineral al ferro colat

El mineral s’introdueix per la boca superior

de l’alt forn, alternant amb capes d’altres

matèries:

• Mineral de ferro del que obtindrem el ferro

colat, junt amb altres impureses.

• Carbó de coc que en cremar-se aportarà les

altes temperatures necessàries.

• Fundents com la pedra calcària que baixa

el punt de fusió i ajuda a purifcar el ferro.

Una vegada encès l’alt forn, es manté en

funcionament continu (excepte reparacions) i

s’injecta aire calent per la base del forn, que

revifa el foc i augmenta la temperatura.

Per la part inferior s’extreu periòdicament el

ferro fos per una banda i per l’altra l’escòria o residus (cendres) de la combustió i del mineral.

El ferro fos, anomenat també ferro colat (arrabio) conté ferro amb un poc de carboni i altres impureses

com fòsfor, sofre, sílice, etc.

Siderurgia: del ferro colat a l’acer o a la fosa (fundición)

Per obtenir l’acer cal llevar-li

part del carboni al ferro colat,

fns deixar-lo entre el 0,1 i el

1,7% i, a més, llevar-li les

impureses; açò es pot fer en

dues instal·lacions diferents:

Els convertidors i els forns

elèctrics.

Recordem que un aliatge és

una substància metàl·lica

formada per dos o més

metalls. Els convertidors i els

forns elèctrics es poden

produir acers aliats amb característiques molt diferents (acers fns, inoxidables, durs, i altres). El seu ús

en la indústria és molt important: d’acer es fan les bigues dels edifcis, les carrosseries dels vehicles, etc.


El trencaclosques

El material

Es denomina flferro, fl d'aram (alambre) al fl d’acer dolç, de gran

flexibilitat i tenacitat, obtingut per treflatge. En general també

s'anomena fl d'aram a qualsevol tipus de fl que s'obté per estirament

d'una barra de metall. Els fls d'aram es fabriquen amb acer, coure,

estany, alumini o plata, i aliatges com el llautó. El flferro es presenta en

grans bobines.

L'extrusió, l'estiratge o el treflatge

són tècniques de conformació que

donen determinades formes a un

metall. El treflatge fa passar una

barra de metall per una sèrie de

forats (fleres) cada vegada més

estrets. Aquestes peces es fabriquen

amb acers d'alta duresa o de

diamant.

Les peces

Has de tallar i conformar les quatre peces que es veuen ací. Necessites un total de 70 cm de flferro d’1,8

mm de Ø, o bé d'1,6 mm Ø ("alambre galvanizado, nº 10, Ø1.55, rollos de 17 m aprox."). Procura que les

mides i les formes de les peces siguen el més exactes possibles, en cas contrari no el funcionarà el joc.

Peça 1 12 cm

Peça 2 12 cm

Peça 3 18 cm

Peça 4 28 cm

Total: 70

cm


Construcció

Truquet per la peça 3: dobla el flferro al voltant d’un objecte

rodó, el flferro prendrà la forma de l’objecte.

Peça1 Dobla una de les dues bagues, fent un cercle d’1 cm de Ø

Peça 2 Fes el mateix que amb la peça 1

Peça 3 Dobla l’arc gran fent un semicercle de 5 cm de Ø

Peça 3 Fes la baga A i la baga B

Peça 1 i 3 Passa la peça 1 per dins de les dues bagues de la peça 3

Peça 1 Fes l'altra baga a l’altre extrem

Peça 1 i 3 Comprova que no es poden treure les peces. Ajústa-les.

Peça 4 Fes la forma central de la M

Peça 4 Dobla els arcs de la M fns que els braços queden paral·lels

Peça 4 Fes la baga C i la baga D

Peça 2 i 4 Passa la peca 2 per dins de les dues bagues de la peça 4

Peça 2 Fes un altra baga a l’altre extrem

Peça 2 i 4 Comprova que no se'n poden eixir les peces. Ajústa-les.

Totes Comprova que el flferro no passa per dins de les bagues.


Curs Nom Data

A1. Història del ferro: escriu

l’any aproximat en què s’esdevé

el fet que es menciona

A Grècia es construeixen forns baixos, fets d’argila -1000

A Europa apareixen els precursors dels alts forns 1300

Pareix ser que els celtes ja coneixen el tremp -550

Els alts forns arriben fns a 70 metres d’alçària actual

Els hitites fabriquen armes i eines de ferro -1700

S’inventa la farga catalana 700

A2. Història dels materials L'home fa servir metalls de baix punt de fusió. -3000

Es reinventa el ciment 1800

Es produeixen metalls en gran quantitat 1850

S'introdueix el paper a Europa 1150

Els hitites descobreixen l’extracció del ferro. -1500

Es produeix la Revolució Industrial 1850

A3. Indica l'origen de cada material (A - animal, V - vegetal, M - mineral)

Taula de fusta V Jersei de llana A Ganivet d'acer M

Bossa de plàstic V Teules M Paper d'alumini M

Panell de suro V Camisa de cotó V Benzina V

Anell d'or M Pneumàtic V Pantalons de lli V

Xiclet V Perruca natural A Cinturó de cuir A

Vareta de bambú V Guants de pell A Vidre de fnestra M

Banc de marbre M Mitjes de seda A Oli d'oliva V


Curs Nom Data

B1. Materials i propietats

1 L'edat del metalls s'inicia cap al ... 3.000 aC

2 Van introduir el paper a Europa àrabs

3 En aquest periode ja s'usaven el fang i l'argila per fer estris domèstics neolític

4 Material es feia servir fa 35000 any per construir algunes eines pedra

5 Un material és tot allò que està format per ... àtoms

6 Els materials artifcials són producte de l'activitat ... humana

7 S'extreu directament de la natura i s'empra per produir altres objectes materia primera

8 Són brillants, dúctils, mal·leables i conductors de l'electricitat metalls

9 Oposició que presenta un material a ser ratllat per un altre duresa

10 Facilitat d’un material de deformar-se en fls. ductilitat

B2. Els metalls

1 Ús i aplicacions del coure conductors elèctrics, tub i canonades

2 Metall que és la base dels acers ferro

3 Aliatge de ferro i carboni (1,7%) acer

4 Ús i aplicacions del bronze coixinets de fricció, campanes, objectes de decoració

5 Com està feta la llandauna làmina d’acer revestida d’estany que el fa molt resistent a la

corrosió.

B3. Indica quins materials són metalls i quins són aliatges

Crom M Fosa A Acer A Níquel M Llautó A

Ferro M Zinc M Coure M Alumini M Bronze A


Curs Nom Data

C1. Indica quatre alliatges importants, la seva constitució i una aplicació industrial:

Acer Aliatge de ferro i de carboni (1,7% màxim). Afegint

altres metalls s’obtenen acers diferents.

carrosseries, bigues, etc.

Fosa Aliatge de ferro i carboni (1,7 a 6,7%), és un

material molt dur i amb una alta colabilitat.

suports per a màquines, tapes de

claveguera.

Bronze Aliatge de coure i estany que és més resistent a la

corrosió que el coure.

coixinets de fricció, campanes i

decoració.

Llautó Aliatge de coure i zinc, té millors propietats

mecàniques que el coure.

Radiadors i tubs flexibles, bijuteria i

decoració.

C2. Defneii el conceptes següents (1 punti

Ganga Altres terres que estan mesclades amb la mena i que no interessen.

Mena Mineral que es vol extreure del sòl, per exemple la pirita.

C3. Cita els minerals de ferro que conegues

magnetita hematites siderita limonita pirita


La palanca... o era una balança?

La palanca és una barra rígida que

serveix per a transmetre una força i

que fem servir recolzant-la sobre un

suport. A l'esquema de la dreta es

representa una palanca recolzada

sobre el fulcre (el suport), on es veu

que amb una força F podem alçar

una resistència R més gran. Com

pot ser això? Perquè la distància Bf

és més gran que la distància Br.

Hi ha molts objectes quotidians que estan basats en la palanca.

Mira't totes les imatges. Pots veure les palanques?

Fa 2.500 anys, Arquimedes, fllsof i savi grec, va dir: “Doneu-me un punt de suport i alçaré el món”. Volia dir

que si pogués posar una palanca a l’espai exterior i fent-la prou llarga, podria alçar el Terra. Tot i que sabem que

aixl no és possible, hem de reconèixer la base física que tenia per dir-ho; és més, Arquimedes, amb corrioles i

palanques, va moure un vaixell amb la sola força del seu braç.


Quin és el secret de la palanca?

Utilitant una palanca podem moure un pes més gran que la nostra força

Com pot ser això? En la palanca actuen dos factors: la força i la distància.

Si creix la força, o bé, creix la distància, creixerà l'acció que fa la palanca.

• F Força: força que fem nosaltres.

• R Resistència: força que fa el pes que volem alçar.

• Bf Braç de força: distància de la força al fulcre.

• Br Braç de resistència: distància de la resistència al fulcre.

Problema: Copia l'esquema i elproblema que hi ha a la pissarra.

Si la bola de la fgura pesa 10 kg, sempre pesa 10

kg; però si està a major distància del centre

(fulcre), la seva acció serà major.

Construir una romana

Una romana és un tipus de balança amb un

ganxo d'on pengem l'objecte a pesar, una anella

de subjecció que aguantem amb la ma i un pes

conegut, anomenat piló, que ens serveix per

mesurar el pes.

La romana està equilibrada quan la barra

graduada queda horitontal. A l'exemple es pot

deduir que si la romana s'equilibra a la posició

5 del regle, és perquè l'objecte pesa 5 voltes

més que el piló.


Curs Nom Data

Escriu el valor de la força F per equilibrar la balança

Equació d'equilibri de la balança

10 kg

3 kg

15 kg

8,333 kg

26 kg

10 · 2 = 2 · 10

3 · 1 = 1 · 3

10 · 3 = 15 · 1 + 5 · 3

5 (3 + 2) = 25/3 · 3

10 · 3 + 3 · 2 = 26 · 1 + 5 · 2

Aconseguir l'equilibri col·locant un sol pes i que no estiga ja utilitzat en eiia balança.


bola

triangle

quadrat

triangle

plana

10 · 1 = 5 · 2

3 · 1 = 1 · 3

1 · 2 + 10 · 1 = (5 + 1) · 2

5 · 2 = 1 · 1 + 3 · 3

3 · 2 + 10 · 1 = 1 · 1 + 5 · 3


Curs Nom Data

Escriu el valor de la força F per aconseguir l'equilibri


13 kg

18 kg

11 kg

4,5 kg

13 · 1 = 10 · 1 + 1 · 3

10 · 3 + 3 · 1 = 18 · 1 + 5 · 3

5 · 3 + 1 · 2 + 5 · 1 = 11 · 2

4,5 · 2 + 10 · 1 = 5 · 2 + 3 · 3

Has d'aconseguir l'equilibri dibuiiant un o dos pesos que no estiguen ja utilitzats en eiia balança.


bola

bola +

plana

plana +

plana

plana =

quadrat

1 · 2 + (3 + 5) · 1 = 10 · 1

(10+1) · 1 = 5 · 1 + 3 · 2

3 · 3 + 5 · 2 = 2 · 2 + 5 · 3

5 · 3 + 5 · 2 + 3 · 1 = 10 · 3


Curs Nom Data

1. Amb una palanca de 3 metres volem alçar un pes de 120 kg, si el fulcre està a 0,5 m de laresistència, quina força hem de fer a l'altre eitrem? Dibuiia la palanca i fes els càlculs necessaris.

F · BF = R · BR 120 · 0,5 = F · 2,5 F = 120 · 0,5 / 2,5 = 24 kg.

2. Un remer té una barca amb dos rems de 2 metres de llarg cadascun; sabent que la força quepot fer amb cada braç és de 60 kg, calcular força amb que impulsa la barca si l'escàlem ('el tolete'iestà a 80 cm de la seua mà.

F · BF = R · BR 60 · 80 = F · 120

F = 60 · 80 / 120 = 40 kg.

Utilitant els dos rems: 40 · 2 = 80 kg

3. A l'eitrem esquerre d'un balançí de 4 m hi ha un iiquetde 40 kg. Calcula el que passarà en els casos següents:

ai On hem de posar un pes de 40 kg per aconseguir l'equilibri. Per què?

40 · 2 = 2 · 40, 40 kg a l'extrem dret, a 2 metres del centre.

bi On hem de posar un pes de 80 kg per aconseguir l'equilibri. per què?

40 · 2 = 1 · 80, 80 kg a la dreta, a 1 metre del centre.

ci Quina força hem de fer a 0,5 m del centre per aguantar el pes. Per què?

40 · 2 = 0,5 · F F = 40 · 2 / 0,5 = 160 kg

di On hem de posar un pes de 10 kg per aconseguir l'equilibri. Per què?

No es pot, la solució seria: 40 · 2 = 10 · 8, però la palanca sols té 4 metres.


La corriola

Una corriola o politja és una màquina simple formada per una roda

acanalada que pot girar lliurement i per la que es passa una corda. Les

politges poden ser fxes o mòbils.

La corriola fxa ens facilita la feina d'alçar un pes, ja que la postura és molt

més ergonòmica: és més fàcil estirar cap aval de la corda que no pujar el pes

cap amunt.

Corriola fxa,

corriola mòbil

i polispast

La corriola mòbil ens dona un avantatge mecànic: hem de fer la mitat de força que en el cas anterior,

però la postura és molt incòmoda, has d'estirar la corda cap amunt.

El polispast reuneix els avantatges dels dos sistemes: estalviar-se força i guanyar en comoditat.

Volem alçar un pes de

42 kg. Completa els

valors de la resistència

(R) i de la força (F) amb

els valors adients a cada

sistema.

Fixa Mòbil Polispast Polispast (3 mòbils)

R = R = R = R =

F = F = F = F =


La politja diferencial

Pot un pes xicotet alçar un altre pes més gran? Després de tot el que

hem vist en aquest capítol ja has de saber que la resposta és que sí.

Un aparell utilitat als tallers de mecànica és la politja diferencial; a la

fgura tenim una aproximació que ens servirà per entendre el seu

funcionament.

Està format per dues politges solidàries que penjen del sostre. Per la

politja gran (A) s'enrotlla una corda de la que penja un pes que fa una

força FA. Per la politja menor (B) s'enrotlla un altra corda de la que

penja un pes que fa una força FB.

Si apliquem la llei de la palanca, trobarem la condició d'equilibri:

FA · RA = FB · RB

Quins casos poden passar? Suposem que els radis de les politjes són: RA = 8 cm, RB = 3 cm. Fes els

càlculs necessaris i emplena les caselles que falten:

FA RA FA · RA FB RB FB · RB Qui guanya?

30 g 8 cm 240 500 g 3 cm 1.500 La bola gran cau

30 g 8 cm 240 80 g 3 cm 240 El sistema està en equilibri, no es mou.

30 g 8 cm 240 70 g 3 cm 210 La bola gran puja (sense que ningú faça res)

Parlem de Leonardo

Enginyer, inventor i arquitecte... i pintor, escultor, científc, naturalista,

músic, flòsof i escriptor. Bé, sembla que va aproftar el temps

Leonardo naix a la ciutat de Vinci al 1452 i estudia al taller de Verrochio on

aprén a treballar la fusta i els metalls i rep coneixements de mecànica. Es

quasi segur que es forma en la tradició grega i que coneix les obres d'Heró

d'Alexandria i d'Arquimedes, a més dels treballs de Vitruvi sobre

arquitectura.


Els seus “quaderns” son un conjunt de anotacions i reflexions que ocupen més de 10.000 pàgines i gran

nombre de dibuixos i croquis. Al llarg de la seva vida va anotar tot allò que excitava la seva curiositat.

Allí hi ha idees sobre màquines que no van ser possibles fns segles

després, altres que són clarament impossibles i altres que encara

seguim utilitant. Però el que realment es troba en els seus quaderns

és el treball infatigable d'una ment prodigiosa.

La seva escriptura “normal” (grafa especular)

i la mateixa, refectida en un espill.

La grua giratòria

Leonardo da Vinci va dissenyar nombrosos models de grua, un d'ells està format per una base giratòria

amb vuit rodes dobles, un torn per alçar el pes i un trinquet per assegurar-lo. Tot i que el model real

seria un tant difícil de construir, intentarem fer com Leonardo, (al menys durant una estona ;-).

Projecte: Construir una grua giratòria amb els mecanismes

necessaris per alçar un pes, mantenir-lo alçat i girar el

braç de la grua fns a un altre lloc.

Parts da la grua

1. Suport

2. Base diratòria

3. Estructura

4. Braç de la grua

5. Contrapés (llast)

6. Ganxo i cistella

Materials: Fusta (perfls de 25x25 i 13x18 mm)

Tauler aglomerat, tauler DM

Vareta de faig de Ø 8mm

Fil d'empalomar, altres...

Mecanismes: Coixinet de boles, corriola, torn i trinquet


Projecte: la grua de Leonardo

• Determina les peces que necessites i les seves mides

• Fes el llistat de materials i eines necessaris

• Talla les peces i fes les operacions de conformació adients

• Munta tot el conjunt

• Comprova el seu funcionament

• Fes el Quadern de Treball com l'haguera fet Leonardon (no cal que escrigues cap a l'esquerra ;-)



El codi Morse

Un invent discutit

El morse, com molts altres invents, no es pot atribuir al

pensament d’un únic científc. Més bé, tot un seguit de petits

passos i investigacions acaben per concloure en un invent útil i

perfeccionat.

Joseph Henry (1797 - 1878)

De família molt pobra, es veu obligat a treballar des de ben jove,

però demostrant un fort interés i una intel·ligència desperta,

aconsegueix ser admés i estudiar a l’institut d’Albany (EUA).

Després de treure’s el títol, dóna classes a les escoles rurals i

classes particulars.

Mentre treballa de supervisor, estudia enginyeria i es sent

fortament interessat per l’electricitat i el magnetisme. En 1831 dissenya i construeix

un electroimant capaç d’alçar una tona (1.000 kg) de ferro.

Inventa el relé i construeix models petits que utilita per controlar mecanismes

més grans. El relé és la base del sistema morse: és capaç d’alçar una petita palanca

de ferro - a l’estació receptora, a kilòmetres de distància - quan s’actua sobre el

polsador de l’estació emissora.

Perl Henry no patentà els seus invents, pensava que les lleis de la ciència són patrimoni de

la humanitat.

Samuel Morse (1791 - 1872)

Home polivalent, pintor, tècnic i inventor. Pareix ser que tornant d’un

viatge a Europa, assisteix en el vaixell a unes demostracions d’una

nova ciència: l’electromagnetisme que Henry i altres havien investigat.

Fortament impressionat pel que ha vist, decideix ampliar les

experiències i utilitant les idees d’Henry crea el primer telègraf

elèctric en 1837.

Treballant durant molts

anys, aconsegueix fer del

telègraf un instrument

pràctic.

El 22 de maig de 1844 s'instal·la la primera línia telegràfca

entre Washington i Baltimore. També és l’inventor del codi

morse (que va patentar) i que va facilitar una comunicació

entenedora entre emissors i receptors.


Transmetre un missatge

Un protocol és un conjunt de normes que faciliten i fan entenedora la comunicació entre dos usuaris, ja

que els dos usen les mateixes regles i estan d’acord en la manera de dur a terme la comunicació.

Per emetre ... Per rebre ...

• Pensa una paraula i tradueix-la a codi morse.

• Posa l’interruptor en EMISSIÓ.

• Transmet el missatge al teu company.

◦ Inici del missatge.

◦ Paraula secreta.

◦ Fi del missatge.

◦ Canvi, transmet tu.

• Posa l’interruptor en RECEPCIÓ

• Posa l’interruptor en RECEPCIÓ.

• Pilla el missatge que t’envien.

• Posa l’interruptor en EMISSIÓ i envia:

◦ Inici del missatge

◦ OK

◦ Fi de la transmissió

• Posa l’interruptor en EMISSIÓ

• Ara transmet la teva paraula secreta.

El codi Morse

A • — N — • 1 • — — — — punt • — • — • —

B — • • • O — — — 2 • • — — — coma — — • • — —

C — • — • P • — — • 3 • • • — — dos punts — — — • • •

D — • • Q — — • — 4 • • • • — ? • • — — • •

E • R • — • 5 • • • • • Inici del missatge — • — • —

F • • — • S • • • 6 — • • • • Canvi. Transmet tu — • —

G — — • T — 7 — — • • • Rebut (R) • — •

H • • • • U • • — 8 — — — • •

I • • V • • • — 9 — — — — • Fi del missatge • — • — •

J • — — — W • — — 0 — — — — — Fi transmissió (AR) • — • — •

K — • — X — • • — Error • • • • •

L • — • • Y — • — — Espera (AS) • — • • •

M — — Z — — • • Ñ — — • — — Rebut i d’acord (OK) — — — — • —

Auxili SOS • • • ― ― ― • • • Repetir el text RPT • ― • • ― ― • ―

MÈTODE PER FER ELS SENYALS

Temps que dura cada senyal o

temps entre grups de senyals

(acústics o lluminosos)

• 1 temps entre dos elements del mateix símbol

― 3 temps entre dos símbols

7 temps entre dues paraules


Construir una estació Morse

Objectiu: Construir un conjunt emissor - receptor de codi morse mitjançant senyals lluminosos, que

puga connectar-se a la xarxa elèctrica i que puga transportar-se fàcilment. Cada estació ha

de ser capaç d’emetre i rebre els senyals, per tant caldrà defnir el protocol de comunicació

en forma de punts i ratlles. La separació entre les dues estacions ha de ser prou llarga per a

permetre ubicar les dues estacions en llocs (aules) diferents.

Disseny: Cada estació té capacitat per emetre i rebre els senyals, però no fer-ho simultàniament; està

formada per un interruptor, un polsador, una bombeta i una regleta de connexions. A més,

una d’elles té un altra regleta per connectar-se a la xarxa de 230 V alterna.

El conjunt es munta sobre un bastidor de fusta DM, de dimensions A3, reforçat per la part

inferior amb tres llistons de fusta de pi que li donen consistència i permeten fer les

connexions amb facilitat.

Els aparells es situen a la part dreta del panell (un format A4), deixant la part esquerra per

a fxar un full amb la taula del codi Morse.

Cada estació pot desconnectar-se fàcilment, mitjançant les regletes de connexió

Utilitació: Situat cada operari en cadascuna de les estacions, el que vol emetre (estació 1, per

exemple) col·loca l’interruptor en EMISSIÓ (indicat amb rètols sobre el panell). L’altre

(estació 2) posa l’interruptor en RECEPCIÓ, cosa que és pot comprovar fàcilment, ja que

s’encenen les dues bombetes.

Seguidament, estació 1 transmet el missatge (seguint el protocol de transmissió) i en

fnalitar, posa el seu interruptor en RECEPCIÓ. L’altre usuari (estació 2) canvia la posició

del seu interruptor, que ara serà EMISSIÓ, i torna a poder comprovar que estació 1 també

ho ha fet, així pot respondre a estació 1.

Aparells d'una antiga estació

de Morse


Electricitat

L'electricitat és el pas d'electrons a través d'un conductor, gràcies a l'energia que els dóna el generador.

Magnitud Concepte Unitat Llei d'Ohm

Intensitat Quantitat de corrent que passa en 1 segon Ampere (A)

V = I · RVoltatge Potencial. Capacitat de fer un treball elèctric. Volt (V)

Resistència Difcultad al pas del corrent Ohm (Ω)

El corrent elèctric és el pas dels electrons per

l’interior d’un conductor. Els electrons, com que

tenen càrrega negativa, es mouen del pol - al +. Per

raons històriques i per conveni, diem que la

intensitat va en sentit contrari, del pol + al -.

Si l'interruptor està obert, no passa el corrent i el

circuit no funciona; però si està tancat, la pila

subministra energia al circuit i els cables la

condueixen fns als receptors.

Els receptors utiliten l'energia elèctrica per produir un treball (motor) o un altra energia (calorífca,

sonora, etc.).

• Generador Subministra energia elèctrica al circuit Pila, bateria, font d'alimentació.

• Receptor Consumeix energia i la transforma. Bombeta, resistència, condensador, diode,

LED, transistor, motor, micrófon, altaveu.

• Conductor Condueix el corrent elèctric. Cables, pistes de circuit imprés.

• Controls Controlen el funcionament del circuit. Interruptor, commutador, encreuament


Circuit sèrie

1. La pila té un amperatge de 2 Amperes i un voltatge de 24 Volts

2. La resistència té un valor de R1 = 8 Ω (Ohms)

3. La bombeta té una resistència R2 = 4 Ω

4. De la pila ix el camió “2 Amperes” carregat amb 24 Volts.

5. Travessa l'interruptor sense perdre càrrega.

6. En arribar a R1, descarrega 16 volts (V = I · R = 2 · 8 = 16 volts) per passar.

7. Per tant li queden: 24 - 16 = 8 volts de càrrega; continua viatge amb 8 volts.

8. En arribar a R2, descarrega els 8 volts (V = I · R = 2 · 4 = 8 volts) per passar.

9. Per tant, continua viatge sense càrrega: 8 - 8 = 0 volts.

10. Però el camió “2 Amperes” no ha canviat, manté constant la seva intensitat: 2 Amperes.

11. En arribar a la pila, torna a carregar 24 Volts i repeteix el viatge.

12. Així continuarà fns que a la pila no li queden volts que carregar-li.

La resistència, amb els 16 volts d'energia que consumeix, produirà

calor (per exemple una estufa elèctrica); la bombeta amb els 8 volts

produirà llum i també calor.

Aquestes pèrdues d'energia en forma de calor per part de la bombeta,

no són desitjables... per això actualment s'utiliten altres tipus

d'il·luminació -com les bombetes LED- que pràcticament no tenen

pèrdues per calor.


Polímetre

• Posar el cable negre en COM i el cable roig en VΩmA

• Determinar el tipus de corrent:

◦ corrent continu (piles, bateries, carregadors)

◦ corrent altern (endolls)

• Determinar la magnitud a mesurar: Volts, Amperes, Ohms

◦ A circuit tancat i polímetre en sèrie:

▪ Amperes en continu

◦ A circuit obert i polímetre en paral·lel

▪ Volts en continu (V ···) o en altern (V ~)

▪ Ohms (resistències)

• Posar el selector en el valor adient

◦ El més alt de l'escala si no sabem el valor a mesurar.

◦ El immediatament superior si sabem el valor aproximat.


Resistències elèctriques

Color 1a xifra 2a xifra 3a 'zeros' Tolerància

Negre 0 0 0

Marró 1 1 1 1 %

Roig 2 2 2 2 %

Taronja 3 3 3 5 %

Groc 4 4 4 10 %

Verd 5 5 5 20%

Blau 6 6 6

Violat 7 7

Gris 8 8

Blanc 9 9

1a banda: taronja > 3

2a banda: blau > 6

3a banda: roig > 2 (dos zeros)

4a banda: or > ± 5% (tolerància)

Valor nominal: 3.600 Ω

Tolerància: 3.600 · 0,05 = 180 Ω

Valor màxim: 3.600 + 180 = 3.780 Ω

Valor mínim: 3.600 - 180 = 3.420 Ω


Polímetre: resistències_1

Mesurar resistències_1 Mesurar resistències_2 Mesurar resistències_3 Mesurar resistències_4

Colors

Escala:

Nominal:

Mesurat:

El polímetre té uns valors determinats per a mesurar les

resistències. Escriu les escales del polímetre i passa tots els

valors a ohms.

Escala Valor en ohms

La resistència elèctrica es mesura en

Si un cos és bon conductor, la seva resistència és

El materials que no condueixen el corrent elèctric s'anomenen

La resistència d'un aïllant ideal és

El polímetre marca la un valor fóra de escala posant en pantalla

Indica els materials que són conductors o aïllants, escrivint [C] o [A] an cada casella.

Ferro Sal Cera Aigua Aire Bronze Fusta Aigua

salada

Plata Oli

Vidre Coure Diamant Alumini Acer Plàstic Carbó Or Paper Zinc


Polímetre: voltatges_1

• El voltatge d'una pila pot mesurar-se:

◦ a circuit obert: el valor mesurat és el voltatge màxim que pot donar la pila.

◦ a circuit tancat: el valor mesurat és el voltatge al que treballa la pila.

• El voltatge en un circuit sempre es mesura a circuit tancat, es a dir, que està funcionant.

Pila a circuit obert Pila a circuit tancat

Muntatge: Muntatge:

- Voltatge nominal:

- Voltatge a circuit obert:

- Voltatge a circuit tancat:

Diferència:

Mesura de voltatges (a circuit tancat)

Muntar el circuit de la fgura

Posar el valor de la resistència

Mesurar els voltages indicats.

- Voltatge entre 1 i 2: V12 =

- Voltatge entre a i b: Vab =

- Voltatge entre c i d: Vcd =

1 Quin voltatge dóna la pila al circuit

2 Quin voltatge consumeix la bombeta

3 Quin voltatge consumeix la resistència

4 El voltatge es mesura a ... Circuit obert □ Circuit tancat □

5 Tots els voltatges es mesuren en volts Cert □ Fals □

6 Tots els voltatges sumen 0 Cert □ Fals □

7 Voltage pila = voltatge bombeta + voltatge resistència Cert □ Fals □

8 Voltage bombeta = voltatge pila - voltatge resistència Cert □ Fals □


Polímetre: amperatges_1

• La intensitat és el nombre d'electrons que passen pel circuit, es mesura en amperes (A).

• La intensitat que passa per un circuit sempre es mesura a circuit tancat.

• El polímetre ha d'estar en sèrie amb el circuit (és a dir, ha de formar part del circuit)

• Posar el cable negre en COM i el cable roig en VΩmA - 10A

• Posar el selector en el valor 10 A.

Fes les mesures ràpidament (no més de 10

segons) i desconnecta el polímetre.

Utilitant el mateix circuit que en la ftxa

anterior, modifca les connexions per

mesurar la intensitat que de b a c.

Fes el mateix per als altres punts:

- Intensitat que circula del terminal b al c I bc

- Intensitat que circula del terminal d al 2 I d2

- Intensitat que circula del terminal 1 al a I 1a

Quin tipus de circuit és: sèrie o paral·lel?

La mesura s'ha fet a circuit obert o a circuit tancat?

Quina intensitat passa pel circuit?

Quin voltatge subministra la pila al circuit?

Quina és la fórmula de la llei d'Ohm

Calcula la resistència total del circuit: substitueix els valors en la fórmula i opera

R = V / I =

Quins colors té la resistència que has utilitat?

Quin és el valor nominal de la resistència?

Quin és el valor real de la resistència?

Quina resistència té la bombeta?


Circuits elèctrics

1 L'interruptor obri i tanca el circuit. La pila subministra

energia al circuit. La bombeta s'encén i s'apaga segons

l'interruptor estiga obert o tancat.

La pila subministra una energia elèctrica de 4,5 Volts, que

és transportada pels electrons fns a la bombeta. La

bombeta consumeix els 4,5 volts, transformant-los en

energia lluminosa i calorífca.

Elements d'un circuit:

• Generador - pila

• Conductor - cable elèctric

• Receptor - bombeta

• Elements de control - interruptor

2 La resistència de 10 Ω consumeix part de l'energia que

subministra la pila. La bombeta llueix menys.

El circuit té dos receptors, la resistència de 10 Ω i la

bombeta, que també té la seva resistència (RB = 9 Ω). La

resistència total és la suma de les dos resistències.

RT = R + RB = 10 + 9 = 19 Ω

La resistència d'una bombeta varia amb la temperatura

del flament: a major temperatura, major resistència.

3 La resistència és de 180 Ω, el consum que fa és tant gran

que no deixa prou energia per fer lluir la bombeta.

Tot i això, l'electricitat continua passant al través de la

bombeta, però ho fa a un voltatge molt baix.

Quin serà eixe voltatge si RB = 9 Ω?

RT = R + RB = 100 + 9 = 109 Ω

V = I · R I = V / R = 4,5 / 109 = 0,04 A

VB = IB · RB = 0,04 · 9 = 0,37 V

4 Encara que la resistència és la mateixa, el LED (light

emission díode) necessita menys voltatge per encendre's, i

els 0,37 V són sufcients per fer-lo lluir un poc.

Un díode sols permet el pas del corrent quan està

connectat en directe (com mostra la fgura)

Un LED treballa correctament a 2 V i 20 mA.


5 En aquest cas el díode LED està connectat en invers, per

tant no permet el pas del corrent.

Per recordar: eixir del positiu de la pila, si es troba la 'fetxa',

passa; si es troba la 'paret' no passa.

6 Els dos díodes estan muntats en antiparal·lel, un d'ells

està en directe i l'altre en invers.

Un d'ells farà llum (el de la dreta) i l'altre estarà apagat. Si

canviem la polaritat de la pila, invertiran el seu

comportament: estarà encés el de l'esquerra i apagat el de

la dreta.

7 Els dos díodes estan en directe, per tant el dos es poden

encendre, però el commutador (element de control)

derivarà els pas del corrent només a un d'ells.

Tant en aquest circuit com en l'anterior, es sufcient una

sola resistència ja que sols pot funcionar un dels dos LED.

8 La resistència variable permet canviar el seu valor entre

0 Ω i el valor màxim que tinga. Els models més normals

oscil·len de 0 Ω a 1 kΩ, o de 0 Ω a 10 kΩ.

Canviant el valor de la resistència es pot modifcar la

brillantor de la bombeta. Si la resistència es baixa, la llum

és forta, segons anem pujant la resistència, la bombeta va

apagant-se, fns que no es pot apreciar cap llum en el

flament.

9 La resistència variable permet regular el voltatge que

arriba al motor.

Si la resistència es baixa, el motor gira a major velocitat;

en pujar la resistència, el motor va disminuint la seva

velocitat de rotació fns arribar a parar-se.


10 El muntatge és similar a l'anterior, però la polaritat de la

pila s'ha canviat: el motor ara gira en sentit contrari al

que ho feia abans.

La resistència variable segueix fent el mateix, és un bon

regulador de velocitat per a petits motors de joguina.

11 Amb l'encreuament podem canviar la polaritat sense

haver de canviar les connexions de la pila.

Cada volta que s'actue sobre l'encreuament, el motor

canviarà el seu sentit de gir. Per a petits motors on la

inèrcia del rotor és baixa, no presenta problemes.

12 La LDR (light dependent resistence) és una resistència

variable en funció de la llum incident: a major quantitat

de llum, menor resistència; per contra, en fer-se fosc

augmenta la resistència; en conseqüència el LED canviarà

la seva lluminositat en funció de la llum ambiental.

És molt utilitada en sensors de llum, interruptors

crepusculars i circuits d'alarma.

La resistència de 180 Ω es posa com a protecció per si el

valor de la LDR baixara massa, deixant el LED amb un

voltatge massa elevat.

13 Les resistències variables amb la temperatura poden ser

de dos tipus: NTC i PTC.

Les NTC (negative coefcient temperature) presenten major

resistència quan menor és la temperatura, són resistències

de coefcient negatiu.

Les PTC (positive temperature coefcient) tenen una

resistència que varia de forma directa a la temperatura.

Escalfant o gelant la NTC es pot modifcar el nivell

lluminós del LED (en fer les proves es aconsellable

mantenir-se entre els 0ºC i els 50ºC).

14 Un condensador és un component que emmagatema

càrrega elèctrica (ací es comporta com un conductor i

deixa passar el corrent) fns arribar a la seva capacitat

màxima, (deixant de conduir el corrent i comportant-se

com un aïllant).

En tancar l'interruptor, el LED s'encén un instant (mentre


el condensador es carrega, i per tant és conductor) i

després s'apaga. (ara és aïllant).

Canviant el valor de la resistència es pot controlar el

temps de descàrrega del LED.

Nota: en aquesta pràctica i en la següent s'utilitza un

condensador electrolític (té polaritat i cal connectar-lo en

directe, igual que el LED)

15 En tancar l'interruptor, el corrent circularà per la malla

superior, el temps necessari per carregar el condensador i

després es detindrà.

Si després accionem el commutador, el condensador es

descarregarà a través del circuit inferior, on el LED

connectat en directe, lluirà mentre el condensador tinga

prou càrrega.

Canviant el valor de la resistència es pot controlar el

temps de descàrrega.

16 El micròfon és un aparell sensible a les ones sonores, la

seva resistència varia en funció del so.

Si la freqüència del so és alta, la conductivitat augmenta

(la resistència disminueix). Per contra, un so greu fa pujar

la resistència.

Segons açò, ha de ser possible apreciar variacions en la

lluminositat del LED quan es parla prop del micròfon.


El semàfor

Hem de construir l'escenari següent

Un carrer d'una direcció, dos carrils de vehicles i les voreres corresponents. A la mitat del carrer

hi ha un pas de zebra, un semàfor per als vehicles i un semàfor per els vianants.

Passos a seguir

• Dibuixa sobre un full din A4 el disseny del carrer.

• Dibuixa un plànol per poder construir el semàfor per als vehicles.

◦ El plànol ha de indicar les mides de totes les parts (en mm)

◦ Has fer el semàfor proporcionat a la mida del carrer.

◦ Utilita tres LED (roig, groc, verd).

◦ Pots utilitar llistó de fusta, tauler de DM o altres materials que tingues al taller.

◦ També pots utilitar altres objectes o materials fàcils d'aconseguir.

◦ Has de fer un esquema elèctric del semàfor.

◦ Indica per on aniran els cables elèctrics en la maqueta.

◦ Indica en quins punts es faran les soldadures.

• Dissenya un semàfor per als vianants.

◦ Utilita dos LED (roig, verd).

◦ Segueix el mateix procés indicat abans.

Seqüència de llums

Fixat en semàfors reals i pren nota de la seqüència

que tenen els llums de cada semàfor.

• Quins estats té el dels vehicles?

• Quins estats té el dels vianants?

• Com es coordinen les dos seqüències?

Intenta fer un gràfc que indique cada moment i els

senyals que estan encensos i apagats.

Construeix

• Posa el dibuix del carrer en Din A4 sobre un suport de DM.

• Construeix els dos semàfors i posa el cablejat.

• Munta els semàfors sobre el carrer, en els llocs adients.

• Amb l'ajuda del professor, connecta els teus semàfors a un controlador (Arduino UNO).

• Carrega el programa que s'indica seguidament.

• Envia el programa a l'Arduino i comprovaràs com el sistema funciona automàticament.


Programa en Arduino UNO

/* Semàfor ....................................................................... ard105un carrer, una direcció, semàfor cotxes (verd,groc,roig), semàfor peatons (verd,roig) */

int verd_cotxes = 12; //LED verd cotxes al pin 12int groc_cotxes = 11;int roig_cotxes = 10;int verd_peatons = 9;int roig_peatons = 8;

int tvpe = 12000; //temps verd peatonsint tvco = 12000; //temps verd cotxesint tgco = 5000; //temps groc cotxesint tint = 300; //temps intermitència verd peatonsint tseg = 3000; //temps seguretat, tot roigint nrep = 10; //nombre de repeticions

int i = 0; //comptador

void setup(){ for (i=8; i<=12; i++) { pinMode(i, OUTPUT); digitalWrite(i, LOW); //tot apagat } digitalWrite(roig_cotxes, HIGH);}

void loop(){ // ........................Passen peatons digitalWrite(roig_peatons, LOW); digitalWrite(verd_peatons, HIGH); delay(tvpe);

//.........................Intermitent peatons for (i=1; i<=nrep; i++) { digitalWrite(verd_peatons, HIGH); delay(tint); digitalWrite(verd_peatons, LOW); delay(tint); }

//.........................Seguretat, tot roig digitalWrite(roig_peatons, HIGH); delay(tseg); //.........................Passen cotxes digitalWrite(roig_cotxes, LOW); digitalWrite(verd_cotxes, HIGH); delay(tvco);

//.........................Atenció cotxes digitalWrite(verd_cotxes, LOW); digitalWrite(groc_cotxes, HIGH); delay(tgco);

//.........................Seguretat, tot roig digitalWrite(groc_cotxes, LOW); digitalWrite(roig_cotxes, HIGH); delay(tseg);}


El rellotge solar

Les coordenades geogràfques

Construir un rellotge solar és senzill,

però has de saber un poc d'astronomia

per entendre el que estàs fent. No tots els

rellotges són iguals: sempre estan

construïts en funció de la latitud del lloc

on el fas servir.

La Terra gira sobre el seu eix en 24 hores,

per tant gira 360º / 24 = 15º per hora (uns

111,3 km de distància). Mira el gràfc: a

les illes Canàries és un hora menys per

què estan 15º 'darrere' de la península, o

siga, el Sol hi 'arriba' una hora més tard.

Aquestes línies verticals que passen pels Pols, s'anomenen meridians,

i el que es pren com a referència és el Meridià de Greenwich, el barri de

Londres on estava l'observatori astronòmic d'Anglaterra. La longitudindica la distància angular que existeix entre un punt i el Meridià de

Greenwich, indicant si és cap a l'Est o cap a l'Oest.

La latitud es l'angle al Nord o al Sud d'un punt sobre l'equador

terrestre. A la fgura s'ha posat el mapa de la península (no està a

escala) indicant la posició d'Alcoi: a 38º 42' latitud Nord. La latitud està

relacionada directament amb els paral·lels: són plans imaginaris que

tallen la Terra com si tallarem una taronja a llesques. L'equador és el

paral·lel de referència o paral·lel 0; els tròpics de Càncer i de Capricorn

són paral·lels que estan a 23º 26' al Nord i al Sud de l'equador.

Com llegir l'hora

Posa el rellotge al sol, orienta la brúixola al nord i mira l'hora solar que marca l'ombra del triangle:

Estiu: hora local = hora solar + 2 Hivern: hora local = hora solar + 1

Com fer un rellotge solar

1. Fotocòpia la plantilla 1, (també pots baixar-lo de la web del institut i imprimir-la)

2. Retalla la plantilla i apega-la sobre una cartolina dura o la tapa d'un bloc.

3. Retalla el conjunt a la forma de la plantilla.

4. Apega la brúixola al cercle negre, amb el nord cap amunt.


Tant la latitud com la

longitud són angles i es

mesuren en graus, minuts i

segons. Cada punt de la

superfície terrestre es pot

identificar per les seves

coordenades geogràfiques:

la latitud i la longitud.

Alcoi es troba a 38º 42' de

latitud Nord i a 0º 28' de

longitud Oest.

Plantilla 1


Plantilla 2

El rellotge marca les 15,30 aproximadament. Aplicant les

fórmules anteriors, tenim:

Estiu: Hora local = hora solar + 2 = 15,30 + 2 = 17,30

Hivern: Hora local = hora solar + 1 = 15,30 +1 = 16,30

1. Fotocòpia la plantilla 2, (també pots baixar-lo de la web del institut i imprimir-la)

2. Retalla els dos triangles (junt amb les pestanyes inferiors) i dobla per les pestanyes.

3. Retalla un triangle de cartolina dura (o una tapa de bloc) amb la mateixa forma que els triangles.

4. Apega els dos triangles sobre la cartolina dura (o la tapa de bloc), costat contra costat.

5. Apega les dos pestanyes del triangle format sobre la plantilla 1, fent coincidir el Nord.

6. Para atenció a que tot quede ben alineat.


Un raconet astronòmic

Curs Nom Data

Programa: Stellarium (programari lliure i multiplataforma)

• Selecciona l'observatori: Alcoi

• Selecciona les dates que s'indiquen seguidament

• Observa les simulacions dels fenòmens astronòmics.

Fenòmen Màxim Lloc Stellarium

Perseides data: 12/08/2015

a partir de les 0 hores

Constel·lació de Perseu F4 - Visualitació > Cel > Estels

fugaços > augmentar la ràtio

zenital

Eclipse de

lluna

data: 15/05/2011

de 20:25 a 24:00

Lluna sobre Sagitari Total, visible en Europa


Curs Nom Data

1. Escriu el codi de colors de les resistències elèctriques

Color 1a 2a 3a Tol

Negre 0 0

Marró 1 1 x 101 ± 1%

Roig 2 2 x 102 ± 2%

Taronja 3 3 x 103

Groc 4 4 x 104

Verd 5 5 x 105 ± 0,5%

Blau 6 6 x 106

Violat 7 7 x 107

Gris 8 8 x 108

Blanc 9 9 x 109

Or x 10-1 ± 5%

Plata x 10-2 ± 10%

Sense color ± 20%

2. Indica el valor en ohms de les resistències següents

Verd Blau Roig Or 5600 Ω ± 5%

Roig Roig Marró Or 220 Ω ± 5%

Marró Negre Taronja Plata 10.000 Ω ± 10%

Negre Groc Verd Roig 045 Ω ± 2% (No es correcte un 0 en la 1a)

Gris Violat Groc 870.000 Ω ± 20%


3. Indica els colors de les resistències següents:

580 Ω Verd Blau Marró

7.500 Ω Violat Verd Roig

27 Ω Roig Violat Negre

3 MΩ Taronja Negre Verd

19.000 Ω Marró Blanc Taronja


Documents

Les eines - parevitoria.edu.gva.esparevitoria.edu.gva.es/deptecno/bax/2017_Tc2_Llibre.pdf · PERFIL: l'objecte vist des de l'esquerra i dibuixat a la dreta. • Sols s'han de dibuixar