Falca (màquina)

Una falca és una ferramenta que pot tindre diferents formes com: triangular, quadrada, mija lluna, cuchilla, entre uns atres, i és un pla inclinat portàtil, i una de les sis màquines simples clàssiques. Es pot usar per a separar dos objectes o parts d'un, alçar un objecte o mantindre-ho en el seu lloc. Funciona convertint una força aplicada al seu extrem romo en forces perpendiculars (normals) a les seues superfícies inclinades.^[1] La ventaja mecànica d'una falca ve donada per la relació entre la llongitut de la seua pendent i el seu ample.^[2]^[3] Encara que una falca curta en un àngul ampli pot fer una llabor més ràpit, requerix més força que una falca llarga en un àngul estret.

La força s'aplica sobre una superfície àmplia i plana. Esta energia es transferix a l'extrem puntagut i esmolat de la falca, permetent que el brot penetre en l'objecte en generar una elevada pressió en el chicotet punt de contacte. A la seua volta, la falca desgaja l'objecte en el que s'inserta, gràcies a transformar el desplaçament llongitudinal de la falca en un desplaçament travesser de magnitut molt més menuda, per l'àngul agut que formen les dos cares de la falca.

Història i evolució de la falca

El home d'Cromañón ya l'amprava baix la forma d'astral, gavinet i puntes de llança.

En l'antic Egipte, les falques eren essencials per al treball de la pedra, especialment en la construcció de piràmides i temples. Per eixemple, els obrers usaven falques de fusta per a dividir blocs de granit per a la Gran Piràmide de Giza, tal com s'observa en les marques de falques trobades en les pedreres de Asuán.^[4] Ademés, les falques de metal ajudaven a tallar jeroglífics en les superfícies de pedra, mentres que falques més chicotetes s'utilisaven en ferramentes com cinceles.

En el 3000 a. C. ya s'amprava en les pedreres egipcíaques per a la separació de grans blocs de pedra i per a extraure fustes dels arbres. També per esta época s'escomença a amprar en forma de serra per a fusta.^[5] Cap al 2900 a. C. s'escomença a amprar en Sumer baix la forma de llaurat de fusta. Cap al 1000 a. C. s'aplica a les tijeras per a trasquilar ovelles.

En l'antiga Roma, les falques eren ferramentes vitals en la construcció, la mineria i la fusteria.^[6] Els ingeniers romans usaven falques de fusta per a dividir pedres per a estructures monumentals, com el Coliseu, introduint-les en clavills per a trencar grans blocs.^[7] Les falques de metal, fetes comunament de ferro, s'utilisaven en les operacions mineres, particularment per a extraure marbre de pedreres com les de marbre de Carrara, que proveïen material per a temples i escultures. En fusteria, les falques ajudaven a donar forma a la fusta per a crear portes, barcos i mobles.^[8] Ademés, les falques eren crucials en la construcció de màquines de sege com l'ariet, a on reforçaven el mecanisme i asseguraven la seua efectivitat per a derribar murs.

En 1848 és amprada per Linus Yale^{[nota 1]} per a la fabricació de la clau del primer pany de seguritat. Eixa clau estava dotada de dents de serra en altures diferents. En 1906 es patenta la cremallera formada per dents que s'engarzar entre sí per efecte de dos plans inclinats que els pressionen. Una falca introduïda entre ells permet separar-los.

Ventaja mecànica

La ventaja mecànica o VM d'una falca es pot calcular dividint l'altura de la falca per l'ample de la falca:^[2]

m V M = L l o n g i t u t o v e r E s g a m b i

Quant més agut, o estret, siga l'àngul d'una falca, major serà la relació entre la llongitut de la seua pendent i el seu esgambi i, per tant, major ventaja mecànica produirà.

Una falca s'unirà quan l'àngul inclós en la falca siga menor que el arcotangente del coeficient de fricció entre la falca i el material. Per lo tant, en un material elàstic com la fusta, la fricció pot unir una falca estreta més fàcilment que una ampla. Esta és la raó per la que el cap d'un mall hendido té un àngul molt més ampli que el d'un astral.

Use

Les falques s'utilisen, per eixemple, per a alçar objectes pesats, separant-los de la superfície sobre la que descansen.^[9]

Considere's un bloc que es va a alçar en una falca. A mida que la falca s'esgola baix del bloc, el bloc s'esgola cap a dalt pel costat inclinat d'una falca. Açò alça el pes F_B del bloc. La força horisontal F_A necessària per a alçar el bloc s'obté considerant la velocitat de la cunya v_A i la velocitat del bloc v_B. Si s'assumix que la falca no dissipa ni almagasena energia, llavors la potència en la falca és igual a la potència d'eixida, o

Erro al representar (erro de sintaxis): {\displaystyle �rac{F_mathrm{B}}{F_mathrm{A}} = �rac{v_mathrm{A}}{v_mathrm{B}}. }

La velocitat del bloc està relacionada en la velocitat de la falca per la pendent del costat de la falca. Si l'àngul de la falca és α llavors

Erro al representar (erro de sintaxis): {\displaystyle v_mathrm{B} = v_mathrm{A} an�lpha, !}

lo que significa que la ventaja mecànica

Erro al representar (erro de sintaxis): {\displaystyle MA = �rac{F_mathrm{B}}{F_mathrm{A}} = �rac{1}{ an�lpha}. }

Per tant, quant menor siga l'àngul α, major serà la relació entre la força d'elevació i la força aplicada sobre la falca. Esta és la ventaja mecànica de la falca. Esta fòrmula de ventaja mecànica s'aplica a les operacions de brot i divisió, aixina com a l'elevació.^[10]

També es poden utilisar per a separar objectes, com a blocs de pedra tallada. Els malls i les falques s'utilisen per a partir la fusta a lo llarc de la veta. Una falca estreta en un con relativament llarc que s'usa per a ajustar en precisió la distància entre dos objectes es diu calce i s'usa comunament en fusteria.

Les puntes de les forquetes i els taches també són falques, ya que partixen i separen el material en el que s'introduïxen o claven; les peces que unixen poden llavors mantindre's fermes per la fricció.

Us en pedreres de marbre

Els falques són una ferramenta essencial en les pedreres de marbre, utilisades per a dividir grans blocs de marbre de la roca circumdant.Les tècniques de falca i ploma s'han utilisat des de temps antics i varen ser essencials en l'extracció històrica, contribuint a la construcció de numerosos monuments i estructures històriques.^[11] ^[12]

Método tradicional

Es perforen forats en llínea a lo llarc del pla desijat de separació. Els forats solen estar espayats a pocs centímetros de distància.
Cada forat s'ompli en un conjunt de falques i plomes. Les plomes són dos peces primes i planes de metal que encaixen en el forat en la falca colocada entre elles.
Les falques es martillan secuencialment a lo llarc de la llínea de forats. A mida que les falques es claven més profunt, eixercixen pressió cap a fòra sobre les plomes.
La pressió de les falques fa que el marbre es trenque a lo llarc de la llínea de forats, permetent que un gran bloc se separe del llit de roca. Este método cal i ajuda a minimisar el desperdici.^[11]

Método modern

Encara que els métodos tradicionals encara s'utilisen, la tecnologia moderna ha introduït ferramentes i tècniques més eficients, tals com:

Falques hidràuliques: estes són falques motorisades que poden eixercir major força i precisió, reduint el temps i l'esforç requerits.
Cort en cable: els cables de diamant es poden usar per a tallar el marbre en alta precisió, i les falques a voltes s'utilisen junt en estos cables per a ajudar a dividir els blocs despuix dels corts inicials.

Ventages d'usar cunyes

Precisió: permet un control precís sobre la direcció i forma de la divisió.
Desperdici mínim: Ajuda a minimisar el desperdici del valiós marbre en crear ruptures netes.
Econòmic: un método relativament de baix cost en comparació a atres tècniques de brot mecànic.^[11]

Consideracions de seguritat

Entrenament adequat: els treballadors deuen estar capacitats en l'us correcte de les falques per a evitar accidents.
Equip de protecció: Es deuen usar equips de seguritat com a guants, ulleres i caixcos per a protegir-se contra enrunes voladores i accidents al martillar.

Cuchilles i falques

La cuchilla és un pla inclinat compost, format per dos plans inclinats colocats de manera que els plans es troben en una vora. Quan la vora a on es troben els dos plans s'espenta cap a una substància sòlida o decorreguda, venç la resistència dels materials a separar-se transferint la força eixercida contra el material en dos forces opostes normals a les cares de la cuchilla.

El primer us conegut de la cuchilla pel ser humà va ser el brot d'una pedra de sílex que s'utilisava per a hender o partir teixit animal, per eixemple, per a tallar carn o separar la pell de la carn. L'us de ferro o atres metals va dur al desenroll de gavinets per a eixe tipo de tasques. El full del gavinet va permetre als humans tallar carn, fibres i atres materials vegetals i animals en molta menys força de la que es necessitaria per a esgarrar-los simplement tirant en les mans. Atres eixemples són el llaurat, que separa les partícules de terra, les tijeras, que separen els teixits, l'astral, que separa les fibres de fusta, i els cincelés i plans, que separen la fusta.

Les falques, les serras i els cinceles poden usar-se per a separar materials grans, grossos i durs, com la fusta, la pedra massiça i els metals durs, i ho fan en molta menys força, desperdici de material i en més precisió que l'aplastamiento, que consistix en aplicar la mateixa força sobre un àrea més àmplia del material a separar. Quan els troncs de llenya són de gran tamany són difícils de manipular o amprar directament. Una pràctica molt antiga és el procés de trencar una peça gran de llenya per mig d'una falca de ferro: insertant-la primer en un clavill i colpejant-la despuix en un mall fins que la fusta es trenque. El conjunt de mall i falca pot ser substituït per un astral normal o un astral específica.^[13] Existixen també una espècie de falques en mànec,^[14] robustes i pesades, d'aspecte semblat a un astral i molt adequades per a certs tipos de #llenya.

Atres eixemples de falques es troben en les brocas, que produïxen forats circulares en sòlits.^[15] Les dos vores d'una broca s'esmolen, en ànguls oposts, en un punt i eixa vora es trencada al voltant de l'eix de la broca. Quan la broca gira sobre el seu eix de rotació, les falques s'introduïxen en el material que es desija separar.^[16]^[17]^[18] El brot resultant en el material es produïx en la direcció de rotació de la broca, mentres que la forma helicoidal de la broca permet l'extracció del material tallat.

Atres usos detallats

Tapons i similars

S'ha usat falques còniques com a tapons en forats cilíndrics o cònics practicats en recipients de tot tipo: botelles, botes, bucs de barcos, flascos de vidre o uns atres.

Falques per a buits en el caixco d'un barco

Qualsevol forat en l'obra viva d'un barco, per chicotet que siga, és molt perillós. Una pràctica centenària consistix en tapar el forat en una falca cònica de fusta des de dins del barco. Hi ha moltes referències que aconsellen que és necessari dispondre d'un sortit de falques de diferents dimensions preparades per a tapar ràpidament una possible via d'aigua.^[19]^[20]

Aixetes

Les aixetes en obturador cònic giratori varen ser coneguts des de l'Antiga Roma i encara són utilisats actualment. En les botes de vi consten d'una part cònica fixa (integrada en el cos de l'aixeta, que permet insertar-les en la bota) i d'un obturador cònic.

En escritura

Els sumeris varen utilisar falques, principalment en escritura cuneïforme, utilisant objectes en forma de falca, sobre argila al voltant del 3500 a. C.^[21]

Vore també

Notes

↑ «Wedges and screws»..
↑ ^2,0 ^2,1 (1920).«An elementary treatise on analytic mechanics: with numerous examples».D. Van Nostrand Company.
202–203..
↑ McGraw-Hill Concise Encyclopedia of Science & Technology, Third Ed., Sybil P. Parker, ed., McGraw-Hill, Inc., 1992, p. 2041.
↑ David Macaulay. "Building the Pyramids of Egypt" (1975). Houghton Mifflin Harcourt. ISBN: 978-0395321203.
↑ https://orienteantiguo.net/civilisacions-antigues/invencion-llaurat-revolucion-agricola-sumer/
↑ Kevin Greene. "Technological Innovation and Economic Progress in the Ancient World: M.I. Finley Re-Considered" (1994) The Economic History Review 18 pag.
↑ Hodge, A. Trevor "Roman Aqueducts & Water Supply" (2002) Duckworth Publishers 504 pag. ISBN: 978-0715631714
↑ Ulrich, Roger B. "Roman Woodworking" (2007) Yale University Press 400 pag. ISBN: 978-0300116985
↑ J. M. McCarthy and Leo Joskowitz, “Kinematic Synthesis,” Formal Engineering Design Synthesis, (J. Caguen and I. Antonson, eds.), Cambridge Univ. Press, 2002.
↑ C. LAKSHAMANA RAO, J. LAKSHINARASHIMAN, RAJU SETHURAMAN, SRINIVASAN M. SIVAKUMAR (2003). ENGINEERING MECHANICS: STATICS AND DYNAMICS, PHI Learning Pvt. Ltd., pp. 119 de 256. ISBN 9788120321892.
↑ ^11,0 ^11,1 ^11,2 Patrick J. Hunt. The Practical Stone Cúter and Marble Worker. pag 224, ISBN: 978-0831131287
↑ Lorenzo Lazzarini, Marble: Properties, Restoration and Interpretation, 384 pag ISBN: 978-1873132871
↑ Simmons, F.C. (1951). Handbook for Eastern Timber Harvesting (en anglés), Department of Agriculture, Forest Service, Northeastern Area, State & Private Forestry, p. 15.
↑ Popular Mechanics (en anglés), Hearst Magazines, p. 1.
↑ (1994).«Manufacturing Processes Reference Guide».Industrial Press Inc..
43–48.
↑ Engineering Workshop Practice, New and Revised edició, The Caxton Publishing Company Ltd, pp. Vol i 136.
↑ (1899).«Modern machinery».Modern Machining Publishing Company.5
↑ Stephen Ambrose Morse US patent 38,119 Improvement in Drill-Bits. Twist Drill Bit, Granted: April 7, 1863 (anglés)
↑ United States. Department of the Army (1991). Shipboard Damage Control Manual for Landing Craft, Utility (LCU), NSN 1905-01-154-1191 (en anglés), Headquarters, Department of the Army, p. 8-PA5.
↑ Heikell, R. (2013). The Adlard Coles Book of Mediterranean Cruising (en anglés), Bloomsbury Publishing, p. 176. ISBN 978-1-4081-5916-3.
↑ Feliu, Lluis (2016). L'escritura cuneïforme (en espanyol), Editorial UOC. ISBN 9788490645697.

Referències

Enllaços externs

Commons

Wikimedia Commons alberga contingut multimèdia sobre falques.

Referències

Este artícul conté una traducció derivada de «Cuña (máquina)» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.

Erro en la cita: Existixen etiquetes <ref> per a un grup nomenat "nota", pero no es trobà una etiqueta <references group="nota"/>

[1] «Wedges and screws»..

[bowser-2] 2,0 ^2,1 (1920).«An elementary treatise on analytic mechanics: with numerous examples».D. Van Nostrand Company.
202–203..

[CEST-3] McGraw-Hill Concise Encyclopedia of Science & Technology, Third Ed., Sybil P. Parker, ed., McGraw-Hill, Inc., 1992, p. 2041.

[4] David Macaulay. "Building the Pyramids of Egypt" (1975). Houghton Mifflin Harcourt. ISBN: 978-0395321203.

[5] ttps://orienteantiguo.net/civilisacions-antigues/invencion-llaurat-revolucion-agricola-sumer/

[6] Kevin Greene. "Technological Innovation and Economic Progress in the Ancient World: M.I. Finley Re-Considered" (1994) The Economic History Review 18 pag.

[7] Hodge, A. Trevor "Roman Aqueducts & Water Supply" (2002) Duckworth Publishers 504 pag. ISBN: 978-0715631714

[8] Ulrich, Roger B. "Roman Woodworking" (2007) Yale University Press 400 pag. ISBN: 978-0300116985

[10] J. M. McCarthy and Leo Joskowitz, “Kinematic Synthesis,” Formal Engineering Design Synthesis, (J. Caguen and I. Antonson, eds.), Cambridge Univ. Press, 2002.

[CLRJLRSSMS-11] C. LAKSHAMANA RAO, J. LAKSHINARASHIMAN, RAJU SETHURAMAN, SRINIVASAN M. SIVAKUMAR (2003). ENGINEERING MECHANICS: STATICS AND DYNAMICS, PHI Learning Pvt. Ltd., pp. 119 de 256. ISBN 9788120321892.

[Hunt-12] 11,0 ^11,1 ^11,2 Patrick J. Hunt. The Practical Stone Cúter and Marble Worker. pag 224, ISBN: 978-0831131287

[13] Lorenzo Lazzarini, Marble: Properties, Restoration and Interpretation, 384 pag ISBN: 978-1873132871

[Simmons_1951_p._15-14] Simmons, F.C. (1951). Handbook for Eastern Timber Harvesting (en anglés), Department of Agriculture, Forest Service, Northeastern Area, State & Private Forestry, p. 15.

[Popular_Mechanics_p._1-15] Popular Mechanics (en anglés), Hearst Magazines, p. 1.

[16] (1994).«Manufacturing Processes Reference Guide».Industrial Press Inc..
43–48.

[17] Engineering Workshop Practice, New and Revised edició, The Caxton Publishing Company Ltd, pp. Vol i 136.

[18] (1899).«Modern machinery».Modern Machining Publishing Company.5

[19] Stephen Ambrose Morse US patent 38,119 Improvement in Drill-Bits. Twist Drill Bit, Granted: April 7, 1863 (anglés)

[United_States._Department_of_the_Army_1991_p._8-PA5-20] United States. Department of the Army (1991). Shipboard Damage Control Manual for Landing Craft, Utility (LCU), NSN 1905-01-154-1191 (en anglés), Headquarters, Department of the Army, p. 8-PA5.

[Heikell_2013_p._176-21] Heikell, R. (2013). The Adlard Coles Book of Mediterranean Cruising (en anglés), Bloomsbury Publishing, p. 176. ISBN 978-1-4081-5916-3.

[22] Feliu, Lluis (2016). L'escritura cuneïforme (en espanyol), Editorial UOC. ISBN 9788490645697.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[nota 1]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]