Máquinas Simples
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Temas Selectos de Física I
Presentación
Electrónica
Grupo 534
García Aguilera Andrea
Gutiérrez Cervantes Alexis
Orozco Cárdenas Daniel Eduardo
Uriarte Anguiano Susana Janeth
Mecánica: parte de la Física que estudia las fuerzas y sus efectos.
Cinética: parte de la Mecánica que estudia los movimientos sin
considerar las causas que los producen.
Dinámica: parte de la Física que estudia la relación entre las fuerzas que
actúan sobre un cuerpo y los efectos que producen.
En física, una máquina simple es un mecanismo o conjunto de mecanismos
que transforman una fuerza aplicada en otra saliente, habiendo modificado
la magnitud de la fuerza, su dirección, su sentido o una combinación de
ellas.
Todas las máquinas simples convierten una fuerza pequeña en una grande,
o viceversa, y algunas convierten también la dirección de la fuerza.
Las máquinas simples fueron diseñadas para ayudarnos a facilitar la
realización de un trabajo.
Existen diversas máquinas simples, entre las cuales podemos encontrar:
La palanca
La polea
La cuña
El plano inclinado
La biela-manivela
El torno
La rueda
Existen tres tipos de palancas:
La palanca de primera clase
La palanca de segunda clase
La palanca de tercera clase
Algunos ejemplos de herramientas y/u objetos que utilicen la palanca de
primera clase son:
El tenedor
Las tijeras
El sube y baja
Las pinzas
En el cuerpo humano, también se pueden encontrar varios ejemplos de
palancas de primera clase, como:
El conjunto tríceps braquial
El codo
El antebrazo
En la palanca de segunda clase, la resistencia se encuentra entre la
potencia y el fulcro. Su principal característica es que la potencia es
siempre menor que la resistencia. Esto es para disminuir la velocidad
transmitida y la distancia recorrida por la resistencia.
Algunos ejemplos de herramientas y/u objetos que utilicen la palanca de
segunda clase son:
La carretilla
Los remos
El cascanueces
El destapador de botellas
El exprimidor de limón
En la palanca de tercera clase, la potencia se encuentra entre la resistencia
y el fulcro. Su principal característica es que la fuerza aplicada es mayor
que la resultante. Se utiliza cuando lo que se requiere es ampliar la
velocidad transmitida a un objeto o la distancia recorrida por él.
Algunos ejemplos de herramientas y/u objetos que utilicen la palanca de
tercera clase son:
El quita grapas
La caña de pescar
La pinza de cejas
En el cuerpo humano, también se pueden encontrar varios ejemplos de
palancas de tercera clase, como:
El conjunto codo - bíceps braquial - antebrazo
La articulación temporomandibular
Una polea simple transforma el sentido de la fuerza; aplicando una fuerza
descendente se consigue una fuerza ascendente. El valor de la fuerza
aplicada y la resultante son iguales, pero de sentido opuesto.
La polea se compone de tres partes principales:
La llanta: es la zona exterior de la polea y su constitución es esencial, ya
que se adaptará a la forma de la correa que alberga.
El cuerpo: las poleas estarán formadas por una pieza maciza cuando
sean de pequeño tamaño. Cuando sus dimensiones aumentan, irán
provista de nervios y/o brazos que generen la polea, uniendo el cubo con
la llanta.
El cubo: es el agujero cónico y cilíndrico que sirve para acoplar al eje. En
la actualidad se emplean mucho los acoplamientos cónicos en las
poleas, ya que resulta muy cómodo su montaje y los resultados de
funcionamiento son excelentes.
Existen diversos tipos de polea, entre los cuales tenemos:
La polea simple fija al techo
La polea móvil
El polipasto
Ésta polea también es conocida como máquina de Atwood.
La polea fija cuelga de un punto fijo, lo cual facilita muchos trabajos aunque
se emplea la misma fuerza. La cuerda que rodea la polea recorre la misma
distancia.
Únicamente se modifica la dirección de la fuerza a emplear. Es más fácil
tirar de la cuerda hacia abajo que tirar hacia arriba.
La polea está unida a la carga y puede moverse verticalmente a lo largo de
la cuerda. La carga del objeto es soportada por ambos segmentos de la
cuerda.
Es una clase de máquina que combina sistemas de poleas fijas y móviles,
se consigue el efecto de las dos, y se utilizan para levantar grandes pesos.
Algunos ejemplos de herramientas y/u objetos que la polea, ya sea fija,
móvil o el polipasto son:
La lavadora
El taladro de columna
La máquina de coser
El ascensor
Las máquinas para realizar ejercicios
El teleférico
La cuña es una máquina simple que consiste en una pieza de madera o de
metal con forma de prisma triangular con la punta muy filosa. Técnicamente
es un doble plano inclinado portátil. Sirve para hender o dividir cuerpos
sólidos, para ajustar o apretar uno con otro, para calzarlos o para llenar
alguna raja o círculo.
Su funcionamiento responden al mismo principio del plano inclinado. Al
moverse en la dirección de su extremo afilado, la cuña genera grandes
fuerzas en sentido perpendicular a la dirección del movimiento.
Algunos ejemplos de herramientas y/u objetos que la cuña son:
El hacha
El cincel
Los clavos
Nota: cualquier herramienta afilada
puede actuar como una cuña.
En un plano inclinado se aplica una fuerza según éste para vencer la
resistencia vertical del peso del objeto a levantar. Dada la conservación de
la energía, cuando el ángulo del plano inclinado es más pequeño se puede
levantar más peso con una misma fuerza aplicada pero, a cambio, la
distancia a recorrer será mayor.
Algunos ejemplos de herramientas y/u objetos que utilicen el plano inclinado
son:
Las escaleras
La resbaladilla
Las carreteras
Los accesos a camiones
Las rampas para discapacitados
Es un mecanismo que transforma un movimiento circular en un movimiento
de traslación, o viceversa.
Éste mecanismo se crea con dos barras unidas por una unión de revoluta
(unión entre dos miembros de un mecanismo). El extremo que rota de la
barra (la manivela) se encuentra unido a un punto fijo, el centro de giro, y el
otro extremo se encuentra unido a la biela. El extremo restante de la biela
se encuentra unido a un pistón que se mueve en línea recta
UNIÓN DE REVOLUTA
Biela: es un elemento rígido y largo que permite la unión articulada entre
la manivela y el émbolo. Está formada por la cabeza, la caña o cuerpo y
el pie. La forma y la sección de la biela pueden ser muy variadas, pero
debe poder resistir los esfuerzos de trabajo, por eso es hecha de aceros
especiales o aleaciones de aluminio.
Manivela: es una palanca con un punto al eje de rotación y la otra en la
cabeza de la biela. Cuando la biela se mueve alternativamente, adelante
y atrás, se consigue hacer girar la manivela gracias al movimiento
general de la biela. Y al revés, cuando gira la manivela, se consigue
mover alternativamente adelante y atrás la biela y el émbolo.
Algunos ejemplos de herramientas y/u objetos que utilicen la biela-manivela
son:
Las locomotoras
El motor de combustión interna de un automóvil
Para subir o bajar la ventana del automóvil
La máquina de coser
Las televisiones antiguas
Es un mecanismo que convierte el movimiento de rotación en movimiento
lineal, y un par de torsión (fuerza de rotación) a una fuerza lineal.
La forma más común consiste en un eje cilíndrico como una rosca. El
husillo pasa a través de la tuerca que rosca en el husillo. Cuando el husillo
gira avanza en una proporción del paso de la rosca por vuelta de husillo.
Mecanismo tuerca husillo, girando el husillo se desplaza la tuerca. Del
mismo modo si el husillo se fija longitudinalmente, su rotación da lugar al
desplazamiento de la tuerca.
Algunos ejemplos de herramientas y/u objetos que utilicen la tuerca husillo
son:
El grifo
La llave Stillson
El gato hidráulico
Es una pieza mecánica circular que gira alrededor de un eje.
Éste elemento lo podemos encontrar en las ruedas de automóvil, en las
ruedas de bicicleta, o los tornos de alfarero.
Los engranes son ruedas dentadas; son elementos mecánicos diseñados
para transmitir movimiento giratorio. Los dientes engranan en los de otra
similar, de tal forma que cuando una gira obliga a girar a la otra.
La característica fundamental es el número de dientes que posee. Otro dato
esencial es la velocidad de giro que indica el número de vueltas que da el
engranaje en un minuto.
El engranaje que empuja se llama de entrada, motriz o motor.
El engranaje que recibe el movimiento se llama de salida o conducido.
Si dos engranes tiene diferente número de dientes, se modifica la velocidad de giro
que tiene cada uno. Si el engranaje motor es más grande que el de salida, este
girará más deprisa, si es más grande el de salida irá más despacio.
El engranaje motriz empuja, iniciando el movimiento.
El engranaje de salida recibe el movimiento, transmitiendo el giro al eje sobre el que
va montado.
Un engranaje loco es un engranaje que se coloca entre el motriz y el de salida para
no cambiar el sentido de giro entre estos.
Un tren de engranajes es un conjunto de engranajes, formado por varias parejas
para poder conseguir en poco espacio mucha reducción de velocidad.
