Carrèla

Una carrèla es una maquina simple que consistís en una ròda amb una gòrja o mai, per que passa una còrda o un cable e qu'es mobil a l'entorn d'un axe central. Las carrèlas s'utilizan per cambiar la direccion d'una fòrça, per amplificar una fòrça, o per a transmètre lo moviment de rotacion a d'autras carrèlas, podent variar la velocitat angulara que caduna vira.

Carrèlas d'una nau, qu'es utilizada per cambiar lo sens de la traccion d'un sistèma de cables coma o mòstra la figura.

Istòria

Carrèla anciana de fusta

Sistèma de carrèlas compausadas

Coma dins lo cas de las autras maquinas simplas, la descobèrta de la carrèla e la seuna adopcion dins la vida quotidiana de l'èsser uman benlèu ven de la preïstòria. Dins l'antiquitat s'utilizava coma dispositius d'elevacion de cargas, que se podián combinar tanben amb los plans clinats. Las maquinas simplas s'utilizavan sobretot per las grandas òbras de construccion de l'edat antica, encara que qualques exemples coma per las piramidis Egipcianas s'utilizèt ni de ròdas nimai de carrèlas, perque los Egipcians dispausavan pas d'aquelas aisinas per la construccion.

En practica, las carrèlas poirián aver èsser desvolupadas a partir de l'experiéncia en l'usatge de las còrdas passadas per las brancas dels arbres. Las mai ancianas que coneissèm datan del sègle XIII AbC venent d'Assiria, las aplicacions èran de carrèlas d'una gòrja que seviguèron per posar l'aiga. Existisson de referéncia de l'usatge de carrèlas coma una invencion vèrs 700 AbC

Per la pròva escricha de l'usatge de carrèlas coma aisina, avèm la formulacion de la teoria de la carrèla atribuida a qualques referéncias d'Arquites de Tarent, pasmens, aquel recuelh de referéncias considèra pas lo grèc coma autor de l'invencion.

L'usatge de la ròda per d'aplicacions mecanicas diferan de las mai tradicionalas (carris, torns, eca...) perque lo seu principi es de translatar de cargas amb un minim de frotament apareguèt en Mesopotamia al sègle XVI AbC. Utilizant de ròdas, la resisténcia se limita a aquela qu'oferís l'axe de ròtlament a la rotacion amb una carga determinada. Dins aquels contexte, se conéis pas lo moment que se generalizèt l'usatge de carrèlas de còrdas coma aisina per levar de cargas.

L'explicacion del principi del palanc dins las proposicions d'Arquimedes provoquèt un fòrt vam e se difusèran las aplicacions de las maquinas simplas. Un exemple que met en practica lo quite Arquimedes se pòt trobar dins lo libre de Plutarc, nomenat La vida de Marcèl, escrich en 75. Aquel libre, tracta del general Roman Marc Claudi Marcèl III, que prenguèt Siracusa pendent la Segonda Guèrra Punica e que foguèt parcialament responsable de l'assassinat d'Arquimedes, que contribuiguèt fòrça a la defensa de la ciutat, construiguent de maquinas militaras que servisson per rebutar las atacas. Dins una partida del libre, se conta cossí lo rei Ieron II faguèt encalar una nau de la seuna armada e desfièt Arquimedes de la mòure. Encara que l'invent de les politges compostes s'atribueixen a Arquimedes, també es troben descrites al text Mec. Prob. 18 d'Aristòtil.

Arquimedes, en mai, va creèt un dispositiu elevador, essent lo primer exemple d'usatge de carrèlas en elevadors documentat, que tanben foguèt untilizat a l'Edat Mejana per mòure de cargas verticalament.

Sistèmes de transmission linària

Carrèla simpla d'una gòrga

Se caracterizan per l'usatge de còrdas (que pòdon èsser tanben fials o cables) que transmeton la fòrça linària aplicada a una carga mejans una o mai carrèlas per tirar la carga. Aqueles sistèmas accomplisson de tascas puntualas e intermitantas de levatge e de manòbra per levar de cargas e l'installacion pòt èsser permanenta (com pels poses) o ben temporària (per exemple per las òbras).

Eficacitat mecanica d'una carrèla

Una carrèla (o un sistèma de carrèlas) pòt aver diferents usatges. Una aplicacion imediata consistís a poder desplaçar una carga dins un sens diferent d'aquela de l'aplicacion de la fòrça. Pasmens, es tanben possible de desmultiplicar la fòrça de levatge jogant sul desplaçament diferencial dels elements que compausan lo sstèma. Lo principi, fòrça simple, s'explica per la conservacion del trabalh dins un sistèma (levat los de frotaments). Quand la carga $F_{0}$ es desplaçada d'una distància $u_{0}$, lo trabalh fornit per la desplaçar es egal a $F_{0}u_{0}$. Es necessàriament egal al trabalh de la fòrça aplicada a l'autre extrémitat de la còrda. Atal, se l'autre extremitat auriá estat desplaçada de $u_{1}$ (diferent de $u_{0}$), la fòrça aplicada $F_{1}$ verifica $F_{0}u_{0}=F_{1}u_{1}$ siá

$F_{1}={\frac {u_{0}}{u_{1}}}F_{0}$

Lo rapòrt

${\frac {u_{1}}{u_{0}}}={\frac {F_{0}}{F_{1}}}$

es nomenat rapòrt de demultiplicacion. La concepcion d'un sistèma de carrèlas visa simplament a aumentar mai possible aquel rapòrt, en multiplicant la longor de còrda necessari per desplaçar lo punt d'aplicacion de la carga.

Una autra explicacion utiliza la mecanica estatica per observar que la carga aplicada.

Carrèla simples

Imatge de carrèla d'una gòrja fixa que s'utiliza per posar d'aiga

Existís fòça biaias d'utilizar las carrèlas.

Carrèla simpla d'una gòrja fixa

Lo biais mai simple d'utilizar una carrèla é de l'ancorar dins un supòrt, penjar un pes en un tèrme de la còrda, e tirar l'un autre tèrme per auçar lo pes.

Una carrèla simple fixa produtz cap d'avantatge mecanic: la fòrça que se deu aplicar es la meteissa que s'auriá demandat per auçar l'objècte sens la carrèla. La carrèla, pasmens, permet d'aplicar a la fòrça una direccion mai aisida.

Un bon exemple de l'utilizacion d'una carrèla d'una grja fixa es aquela dels poses, que la fòrça umana sufís per levar la carga d'un ferrat.

Carrèla d'una gòrja mabila

Carrèla d'una gòrja simpla mobila

Une autre biais d'utilizar una carrèla es de la fixar a la carga, de fixar una extremitat de la còrda al supòrt e de tirar amb l'autre extremitat, per desplaçar a l'encòp la carrèla e la carga.

La carrèla d'una gòrja mobila permet de mermar la fòrça necessària al desplaçament de mitat (lo punt d'ancroratge suportant l'autre mitat), mas demanda un desplaçament de l'extremitat de còrda tirada pel doble de la distància del desplaçament de la carga.

Carrèlas compausadas

En practica, mai s'utiliza de carrèlas, mens lo sistèma es eficient. Aquò se deu a la friccion del sistèma als luòcs que se fa lo contacte entre los cables e la carrèla e tanben a la friccion deguda a la rotacion del mecanisme a l'entorn d'un supòrt.

Un dels avantatges de las carrèlas compausadas suls autres tipes de mecanismes d'elevacion es que cada carrèla se sotmet a las meteissas tensions e fòrças, de biais que se pòt dessenhar eficaçament aquel que pòt suportar l'aparelh aisidament. D'autres tipes de sistèmes (que pòdon combinar de carrèlas amb de palans e d'autres sistèma) pòdon demandar diferents e mai complicadas combinasons de cables e dessenhs de carrèla, segon la posicion d'aquela dins lo sistèma.

Sistèmas de transmission continua

Esquèma d'un sistèma de transmission amb dos carrèla e una correja

I a mai sovent doas carrèlas e una coreja (e a vegada un codòl tendeire). Lo dessenh de la carrèla depend de la coreja utilizada. Amb una coreja còrba, la carrèla es una simpla ròda amb de redonds sul perfil (per mantenir la coreja). Amb una coreja plana, la carrèla a una (o mai) gòrja(s), çò que merma lo limpament. E amb una coreja sincròna, qu'es dentada, la coreja es tanben dentada. Las carrèlas per corejas sincrònas pòdon se presenter sens o amb un (o dos) braç(ces) per mantenir la coreja.

Vejatz tanben

• Palanc
• Plan clinat