ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO

Máquinas Simples

DEFINICIÓN

Se denominan máquinas a ciertos aparatos o

dispositivos que se utilizan para transformar o

compensar una fuerza resistente o levantar un

peso en condiciones más favorables.

Es decir, realizar un mismo trabajo con una

fuerza aplicada menor, obteniéndose una ventaja

mecánica.

En general, las maquinas simples son usadas para

multiplicar la fuerza o cambiar su dirección, para

que el trabajo resulte más sencillo, conveniente

y seguro.

La palanca y el plano inclinado son las más simples de

todas las maquinas

Elementos de una Máquina Simples

Esfuerzo (F)= Fuerza

Resistencia(Q)= Es la resistencia o peso, se

opone al esfuerzo

Punto de Apoyo: en este caso se ubica en (A).

Ventajas de Máquinas Simples

7.La ventaja mecánica de una máquina es la relación entre la

resistencia al esfuerza.

1- Es una máquina sencilla y realiza su trabajo en un solo paso.

2- Se realiza trabajo de entrada por la aplicación de una fuerza

única.

3- Se aplica una fuerza, hay una resistencia y contiene un

punto de apoyo.

4- Mecanismo constituido por un solo operador diseñado para

realizar un trabajo más sencillo, conveniente y seguro.

5.Sin las maquinas el hombre aun estaría en estado primitivo y

el progreso que conocemos actualmente nunca podría haber

surgido.

6. El uso de las maquinas le han permitido al hombre hacer el

trabajo que no podría hacer sin ayuda.

PLANO INCLINADO

El plano inclinado es una superficie plana que

forma con otra un ángulo muy agudo (mucho

menor de 90º). En la naturaleza aparece en

forma de rampa, pero el ser humano lo ha

adaptado a sus necesidades haciéndolo móvil,

como en el caso del hacha o del cuchillo.

Sus elementos:

La hipotenusa es la hipotenusa del plano(l),

los catetos representan la altura (h) y la

base (b).

Ejemplos de Planos Inclinados.

Ventajas del Plano Inclinado

La ventaja mecánica de una cuña esta dada por la longitud y el grosor:

El plano inclinado permite levantar una carga mediante una rampa

o pendiente.

Se emplea en forma de rampa para reducir el esfuerzo necesario para elevar

una masa (carreteras, subir ganado a camiones, acceso a garajes subterráneos,

escaleras...)

En forma de hélice para convertir un movimiento giratorio en lineal (tornillo

de Arquímedes, tornillo, sinfín, hélice de barco, tobera...)

Plano inclinado

El plano inclinado es una máquina simple que permite subir objetos realizando menos fuerza. Para

calcular la tensión de la cuerda que equilibra el plano, descomponemos las fuerzas y hacemos la

sumatoria sobre cada eje. Es recomendable girar el sistema de ejes de tal forma que uno de ellos

quede paralelo al plano. Con esto se simplifican las cuentas ya que la sumatoria de fuerzas en X tiene

el mismo ángulo que la tensión que lo equilibra

Para resolverlo dibujamos los ejes y las fuerzas aplicadas sobre el cuerpo. Tenemos el peso, la normal y la

tensión de la cuerda. En este caso no consideramos el rozamiento.

Descomponemos el peso en X e Y

Sobre el eje Y sabemos que no hay desplazamiento, por lo tanto:

Sobre el eje X, si queremos equilibrar el sistema:

La fuerza equilibra al plano es:

El tornillo es un operador mecánico que se deriva directamente del plano inclinado y siempre

trabaja asociado a un orificio roscado.

Básicamente puede definirse como un plano inclinado enrollado sobre un cilindro.

El empleo del tornillo como mecanismo simple aprovecha la ganancia mecánica del plano inclinado. Esta

ganancia aumenta por la palanca que se suele ejercer al girar el cilindro, pero disminuye debido a las elevadas

pérdidas por rozamiento de los sistemas de tornillo. Sin embargo, las fuerzas de rozamiento hacen que los

tornillos sean dispositivos de fijación eficaces.

Partes del tornillo

En él se distinguen tres partes básicas: cabeza, cuello y rosca:

La cabeza permite sujetar el tornillo o imprimirle un movimiento giratorio con la ayuda de útiles adecuados.

El cuello es la parte del cilindro que ha quedado sin roscar (en algunos tornillos la parte del cuello que está más cercana

a la cabeza puede tomar otras formas, siendo las más comunes la cuadrada y la nervada)

La rosca es la parte que tiene tallado el surco.

Además cada elemento de la rosca tiene su propio nombre; se denomina filete o hilo a la parte saliente del

surco, fondo o raíz a la parte baja y cresta a la más saliente.

Utilidad

El tornillo es en realidad un mecanismo de desplazamiento (el sistema tornillo-tuerca transforma un movimiento

giratorio en uno longitudinal), pero su utilidad básica es la de unión desmontable de objetos, dando lugar a dos formas

prácticas de uso:

Combinado con una tuerca permite comprimir entre esta y la

cabeza del tornillo las piezas que queremos unir. En este

caso el tornillo suele tener rosca métrica y es usual colocar

arandelas con una doble función: proteger las piezas y evitar

que la unión se afloje debido a vibraciones. Lo podemos

encontrar en la sujeción de farolas o motores eléctricos,

abrazaderas, estanterías metálicas desmontables, etc

Empleando como tuerca las propias piezas a sujetar. En este caso es usual que el agujero de la pieza

que toca la cabeza del tornillo se taladre con un diámetro ligeramente superior al del tornillo,

mientras que la otra pieza (la que hace de tuerca) esté roscada. Se emplea para sujetar chapas

(lavadoras, neveras, automóviles, etc) o piezas diversas (juguetes, ordenadores, etc) sobre

estructuras.

La Ventaja Mecánica es que provee mayor confiabilidad que un clavo, ya que la forma en que se diseñan sus filetes hace

que su colocación sea irreversible, o sea que el esfuerzo que efectúen las piezas que se unen no es suficiente como para

que se salga de su rosca, que se desenrosque y se vuelvan a separar.

EJEMPLO:

Con el tornillo es posible obtener una enorme multiplicación de la fuerza. Y esto se lo puede comprobar quien trata de

introducirlo en otra materia, generalmente, en madera.; se nota especialmente cuando se le da vueltas y vueltas hasta que

la cabeza llega a la superficie de la materia a la que se aplica. Si se usara una palanca de 18 cm. de largo para mover un

tornillo la ventaja mecánica teórica de la máquina sería, 1 000. La fricción generalmente reduce la ventaja mecánica

efectiva, a una pequeña fracción.

Ventaja Mecánica