7/21/2019 Maquinas Simples

1/49

Unidad I

7/21/2019 Maquinas Simples

2/49

Maquinas simples1.1 Importancia de las mquinas simples1.2 Palanca y tipos1.3 Polea y tipos

1.4 Plano inclinado1.5 Engrane, torno y tornillo

7/21/2019 Maquinas Simples

3/49

Importancia de las maquinas

simples.

El hombre siempre a buscado cmorealizar un trabajo de manera ms

cmoda y que le posibilite ejercer unafuerza mayor a la que podra aplicar slocon sus msculos.

7/21/2019 Maquinas Simples

4/49

Importancia de las maquinas

simples.

Para ello, ha construido desde herramientassencillas llamadas mquinas simples hasta

mquinas complejas, cuyo funcionamiento partedel principio en el cual se basan las mquinassimples.

7/21/2019 Maquinas Simples

5/49

Importancia de las maquinas

simples.

Maquina simple: Dispositivo que se usapara cambiar la magnitud y/o la direccin

en que se aplica una fuerza. Sucaracterstica principal es que transmitesu fuerza de modo directo, tal es el casode la palanca, el plano inclinado, la poleay el torno.

7/21/2019 Maquinas Simples

6/49

Maqueta.

Cmo se pueden aplicar las leyes fsicasen el diseo de mecanismos efectivospara que el coyote pueda por fin atrapar

al correcaminos?

Mquinassimples

Palanca

Polea

Engrane

Tornillo

Torno

Planoinclinado

7/21/2019 Maquinas Simples

7/49

7/21/2019 Maquinas Simples

8/49

Ventaja Mecnica La ventaja mecnica (Vm) de una

mquina simple se calcula al dividir el

valor del peso o carga levantada querecibe el nombre de fuerza de salida (Fs),entre el valor de la fuerza aplicada paralevantar dicho peso, llamada fuerza de

entrada (Fe). Vm= Fs . Fe

7/21/2019 Maquinas Simples

9/49

Palanca.

La palanca es una mquina simple quetiene como funcin transmitir una fuerza.Est compuesta por una barra rgida que

puede girar libremente alrededor de unpunto de apoyo llamado fulcro.

7/21/2019 Maquinas Simples

10/49

Historia de la palanca.

Su empleo cotidiano, est documentado desde eltercer milenio a. C. El manuscrito ms antiguoque menciona a la palanca forma parte de laSinagoga de Alejandra, del ao 340. All aparece

la famosa cita de Arqumedes:

Dadme un punto de apoyo y mover el mundo.

7/21/2019 Maquinas Simples

11/49

Partes de una palanca

7/21/2019 Maquinas Simples

12/49

Elementos de la palanca: Cuandola empleamos para vencer fuerzas

Potencia (P), fuerza quetenemos que aplicar.

Resistencia (R), fuerza quetenemos que vencer; es la

que hace la palanca comoconsecuencia de haberaplicado nosotros la potencia.

Brazo de potencia (BP),distancia entre el punto en elque aplicamos la potencia y elpunto de apoyo (fulcro).

Brazo de resistencia (BR),distancia entre el punto en elque aplicamos la resistencia yel (fulcro).

7/21/2019 Maquinas Simples

13/49

Elementos de la palanca: Cuandodeterminamos amplitud de movimiento

Desplazamiento de lapotencia (dP), es la distanciaque se desplaza el punto deaplicacin de la potencia cuandola palanca oscila.

Movimiento de la resistencia(dR), distancia que se desplazael punto de aplicacin de laresistencia al oscilar la palanca

Brazo de potencia (BP),distancia entre el punto deaplicacin de la potencia y elfulcro.

Brazo de resistencia (BR),distancia entre el punto deaplicacin de la resistencia y elfulcro.

7/21/2019 Maquinas Simples

14/49

Tipos de palanca

Segn la combinacin de los puntos deaplicacin de potencia y resistencia y laposicin del fulcro se pueden obtener trestipos de palancas:

Palancas de primer grado. Palancas de segundo grado. Palancas de tercer grado.

7/21/2019 Maquinas Simples

15/49

Palanca de Primer Grado

Se obtiene cuando colocamos el fulcroentre la potencia y la resistencia. Comoejemplos clsicos podemos citar la pata

de cabra, el balancn, los alicates o labalanza romana.

7/21/2019 Maquinas Simples

16/49

Palanca de Segundo Grado

Se obtiene cuando colocamos la resistencia entrela potencia y el fulcro. Segn esto el brazo deresistencia siempre ser menor que el depotencia, por lo que el esfuerzo (potencia) ser

menor que la carga (resistencia). Como ejemplosse puede citar el cascanueces, la carretilla o laperforadora de hojas de papel.

7/21/2019 Maquinas Simples

17/49

Palanca de Tercer Grado

Se obtiene cuando ejercemos la potencia entre elfulcro y la resistencia. Esto tras consigo que elbrazo de resistencia siempre sea mayor que el depotencia, por lo que el esfuerzo siempre ser

mayor que la carga Ejemplos pinzas de depilar yla caa de pescar.

7/21/2019 Maquinas Simples

18/49

Ley de la palanca

Con los cuatro elementos tecnolgicos de unapalanca se elabora la denominada Ley de lapalanca, que dice :

La "potencia" por su brazo es igual a la

"resistencia" por el suyo.

POTENCIA x BRAZO DE POTENCIA = RESISTENCIA x BRAZO DE RESISTENCIA

P x BP = R x BR

7/21/2019 Maquinas Simples

19/49

Ley de la palanca

Si en vez de considerar la intensidad delas fuerzas de la "potencia" y la"resistencia" consideramos su

desplazamiento, esta ley la podemosenunciar de la forma siguiente:

7/21/2019 Maquinas Simples

20/49

Utilidad de las palancas:Topos de

palancas

Caracterstica Ejemplo.

Palanca deprimer grado

Fulcro centrado

Fulcro cercano a laresistencia

Fulcro cercano a lapotencia

7/21/2019 Maquinas Simples

21/49

Utilidad de las palancas:Topos de

palancas

Caracterstica Ejemplo.

Palanca de

segundo grado

Ganancia mecnica.

la carga (R, resistencia)entre el fulcro y el

esfuerzo (P, potencia).

Palanca detercer grado

No tienen gananciamecnica

el esfuerzo (P, potencia)entre el fulcro (F) y lacarga (R, resistencia).

7/21/2019 Maquinas Simples

22/49

Problemas: 4) Calcular el valor de la potencia

aplicada a una palanca, cuyos brazos de

potencia y resistencia, sonrespectivamente, 1,20 m y 30 cm, siendola resistencia de 80 N, de qu gnero esla palanca?.

Respuesta: 20N

7/21/2019 Maquinas Simples

23/49

Problemas:1. La fuerza que se aplica en unas tijeras es de 18 kg (f) y el brazode potencia mide 3 cm. Cul ser la resistencia de un cartnque se encuentra a 9 cm del punto de apoyo?. SOLUCIN: F = 6 kg.2. Un minero necesita levantar una roca de 200 kg con una palancaque tiene un brazo de potencia de 2,5 m y un brazo deresistencia de 50 cm. Qu fuerza se necesita aplicar para mover laroca?. SOLUCIN: F = 40 kg (f).3. Calcula la masa que puede levantar una gra que tiene brazos de10 y 40 m respectivamente y un contrapeso de 2000 kg.SOLUCIN: m = 500 kg.4. Dnde se debe colocar el contrapeso de 500 g de una romanasobre un brazo de resistencia de 20 cm para equilibrar 2 kg detomates?. SOLUCIN: Bp = 5 cm.5. Qu fuerza hay que ejercer en el extremo de una palanca de 25m de largo si se quiere levantar un cuerpo de 500 kg y elpunto de apoyo est situado a 05 m del cuerpo?. SOLUCIN: F =

125 kg.

7/21/2019 Maquinas Simples

24/49

7/21/2019 Maquinas Simples

25/49

Tipos de polea. Las poleas segn sus caractersticas se

clasifican en:

1. Polea fija.2. Polea mvil.

3. Polipasto.

7/21/2019 Maquinas Simples

26/49

Polea fija.

Una polea fija no ofrece ninguna ventajamecnica toda vez que la fuerza aplicadaes igual al valor del peso levantado, sinembargo nos facilita el trajo.

7/21/2019 Maquinas Simples

27/49

Polea mvil

Una forma alternativa de utilizar la polea es fijarla ala carga, fijar un extremo de la cuerda al soporte, ytirar del otro extremo para levantar a la polea y lacarga.

La polea simple mvil produce una ventaja mecnica:

la fuerza necesaria para levantar la carga esjustamente la mitad de la fuerza que habra sidorequerida para levantar la carga sin la polea. Por elcontrario, la longitud de la cuerda de la que debetirarse es el doble de la distancia que se desea hacer

subir a la carga.

7/21/2019 Maquinas Simples

28/49

Polipasto

En un polipasto, las poleas se distribuyenen dos grupos, uno fijo y uno mvil. Encada grupo se instala un nmeroarbitrario de poleas. La carga se une algrupo mvil.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e9/Four_pulleys.svghttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e9/Four_pulleys.svg

7/21/2019 Maquinas Simples

29/49

Frmala

P = R________Segmentos de cuerda

Nota: Sin contar el de la potencia.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e9/Four_pulleys.svghttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e9/Four_pulleys.svg

7/21/2019 Maquinas Simples

30/49

Problemas

Cul es la fuerza que hay que ejercerpara levantar un peso de 100 N?Con una polea Con dos poleas Con cuatro poleas

F= F= F=

7/21/2019 Maquinas Simples

31/49

Engrane

Los engranajes son ruedas dentadas que sirvenpara dar movimiento, cambiar velocidad y ladireccin de la rotacin.Estos lo hace al encajar directamente un

engranaje en otro o tambin puede ser a travsde una cadena.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/14/Gears_animation.gifhttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/14/Gears_animation.gif

7/21/2019 Maquinas Simples

32/49

Tipos de engrane.

Los engranes se clasifican en tres grupos: Engranajes Cilndricos (para ejes paralelos

y que se cruzan) Engranajes Cnicos (para ejes que se

cortan y que se cruzan) Tornillo sin fin y rueda helicoidal (para

ejes ortogonales)

7/21/2019 Maquinas Simples

33/49

7/21/2019 Maquinas Simples

34/49

7/21/2019 Maquinas Simples

35/49

7/21/2019 Maquinas Simples

36/49

7/21/2019 Maquinas Simples

37/49

7/21/2019 Maquinas Simples

38/49

7/21/2019 Maquinas Simples

39/49

7/21/2019 Maquinas Simples

40/49

7/21/2019 Maquinas Simples

41/49

7/21/2019 Maquinas Simples

42/49

7/21/2019 Maquinas Simples

43/49

7/21/2019 Maquinas Simples

44/49

7/21/2019 Maquinas Simples

45/49

7/21/2019 Maquinas Simples

46/49

7/21/2019 Maquinas Simples

47/49

7/21/2019 Maquinas Simples

48/49

7/21/2019 Maquinas Simples

49/49