LAS MAQUINAS
El ser humano siempre ha utilizado aquello que tenía a su alrededor para realizar un trabajo con el menor esfuerzo posible.
Así, ha inventado artilugios o dispositivos que le sirvieran para reducir la fuerza y la energía empleadas, así como el tiempo de ejecución.
Una máquina es un dispositivo creado por el ser humano para facilitar el trabajo y reducir el esfuerzo. Se caracteriza por que necesita energía para funcionar, transmite o transforma dicha energía y es capaz de producir distintos efectos (movimiento, sonido, luz, calor, etc.).
Aunque existen máquinas más complejas que otras, en todas ellas se pueden distinguir tres elementos:
- La fuerza motriz o potencia (Fm), es la fuerza que hay que aplicar para hacer funcionar la maquina
- La fuerza de resistencia (Fr): es la fuerza que se quiere vencer con ayuda de la máquina.
- El punto de apoyo o fulcro: es el punto alrededor del cual giran la fuerza motriz o potencia y la fuerza de resistencia.
Características de las maquinas
Las máquinas transforman la energía. Por ejemplo, el motor de una licuadora convierte la energía eléctrica que recibe en movimiento una turbina transforma la energía cinética del agua en electricidad; una polea convierte la energía muscular en movimiento. Las máquinas no aprovechan toda la energía que reciben.
La reducción del esfuerzo que realiza una máquina se denomina ventaja mecánica. Cuanto mayor sea la ventaja mecánica, menor fuerza habrá que emplear para realizar un trabajo.
Puede considerarse una máquina desde algo tan sencillo como unas tijeras hasta un ordenador. Por lo tanto, su clasificación es muy diversa y en función de distintos aspectos.
- Según el número de pasosque realizan para hacer un trabajo, las máquinas pueden ser simples o compuestas.
- Según el número de piezasque las forman, las máquinas pueden ser sencillas o complejas.
- Según el tipo de energíaque utilizan, las máquinas pueden ser mecánicas, hidráulicas, eléctricas, etc
Maquinas simples
Los usos de las maquinas pueden ser para ejercer fuerzas, comunicar y divertirte, manejar información, transportar, ayudar en tareas domésticas, mover objetos, solucionan problemas, calentar.
Las maquinas necesitan energía para su funcionamiento. Según su complejidad el número de piezas, de uno o más puntos de apoyo, las maquinas se clasifican en dos grupos: maquinas simples y compuestas.
Las máquinas simples son máquinas que poseen un solo punto de apoyo, las maquinas simples varían según la ubicación de su punto de apoyo.
La maquinaria simple es un implemento muy útil para una gran cantidad de labores por su gran efectividad.
Las patinetas, los coches, las bicicletas, las palas, los botes, las puertas, los interruptores de la luz y las escaleras son máquinas. Las máquinas simples son las herramientas más simples.
El plano inclinado, la palanca y la rueda son las máquinas simples más usadas a lo largo de la historia. Todas ellas utilizan el aumento de la distancia para reducir el esfuerzo
- Palanca Reduce el esfuerzo aumentando la distancia desde un punto de apoyo. Las tijeras, las pinzas y la balanza son palancas.
- Plano inclinado Reduce el esfuerzo empleado en elevar un objeto en un plano vertical aumentando la distancia recorrida.
- Las rampas, las cuñas y los tornillos son planos inclinados.
- Rueda Es un mecanismo circular capaz de rotar alrededor de un eje transmitiendo o transformando el movimiento. Las poleas, los engranajes y los tornos son ruedas.
TIPOS DE PALANCA
La palanca consiste en una barra o una varilla rígida que se hace girar sobre un punto de apoyo o fulcro.
Con la palanca obtenemos una ganancia mecánica, es decir se realiza un esfuerzo pequeño sobre uno de los extremos, podremos mover un gran peso que se encuentra en el otro extremo.
Al realizar una fuerza en uno de los extremos de la palanca de modo que baje, para que el otro extremo suba, la palanca nos sirve para transmitir el movimiento.
Palanca de primer tipo o grado: si deseas levantar un objeto pesado con una palanca, debes empujar hacia abajo para que el objeto suba, es decir, que el punto de apoyo debe encontrarse entre el objeto que se desea levantar y donde se aplica la fuerza.
Palanca de segundo tipo o grado
Se caracteriza por tener el punto de apoyo en un extremo de la barra, la potencia o contra peso, en el otro extremo y la resistencia o carga, en algún punto intermedio.
Estas palancas tienen ventaja mecánica; es decir, aplicando poca fuerza se vence una gran resistencia o se manipula una gran carga.
Un buen ejemplo de esto lo constituyen las carretillas. En ellas, el punto de apoyo se encuentra en la rueda, y la fuerza se ejerce en los mangos, hacia arriba, para elevar la carga que está entre las ruedas y los mangos
Palanca de tercer tipo o grado
La potencia está entre el punto de apoyo y la resistencia. Estas palancas tienen desventaja mecánica; es decir, es necesario aplicar mucha fuerza para vencer poca resistencia
LAS POLEAS
Son ruedas que están diseñadas con un canal o garganta, especialmente para facilitar el contacto con cuerdas o correas que gira alrededor de un eje.
La polea es una máquina simple que nos puede ayudar a subir pesos ahorrando esfuerzo.
En toda polea se distinguen tres partes: cuerpo, cubo y garganta. Dependiendo de cómo este colocada la polea y de cuantos tengamos unidas entre sí, podemos clasificarlas en:
Polea fija
la polea fija estará sujeta a un extremo, el eje de la polea permitirá girar, en el momento de tirar de la cuerda de un extremo, aplicando la fuerza o potencia, para levantar la carga o resistencia del otro extremo de la cuerda.
Una polea fija no produce una ventaja mecánica: la fuerza que debe aplicarse es la misma que se requiere para levantar el objeto sin la polea.
La polea, sin embargo, permite aplicar la fuerza en una dirección más conveniente.
Lugares de uso: Se encuentra en mecanismos para el accionamiento de puertas automáticas, sistemas de elevación de cristales de automóviles, ascensores, tendales, poleas de elevación de cargas.
Polea móvil
Es una polea de gancho conectada a una cuerda que tiene uno de sus extremos anclado a un punto fijo y el otro (extremo móvil) conectado a un mecanismo de tracción.
La manera más sencilla de utilizar una polea es anclarla en un soporte, colgar un peso en un extremo de la cuerda, y tirar del otro extremo para levantar el peso.
La polea móvil produce una ventaja mecánica: la fuerza necesaria para levantar la carga es justamente la mitad de la fuerza que habría sido requerida para levantar la carga sin la polea.
Por el contrario, la longitud de la cuerda de la que debe tirarse es el doble de la distancia que se desea hacer subir a la carga.
Polipastos
Es un conjunto de varios dispositivos de polea móvil accionados por una sola cuerda las poleas se distribuyen en dos grupos, uno fijo y uno móvil.
En cada grupo se instala un número de poleas. La carga se une al grupo móvil. La ventaja mecánica del polipasto puede determinarse contando el número de segmentos de cuerda que llegan a las poleas móviles que soportan la carga.
Lugares de uso: Debido a que tiene ganancia mecánica su principal utilidad se centra en la elevación o movimiento de cargas. La podemos encontrar en grúas, ascensores, montacargas, tensores.
EL PLANO INCLINADO
La superficie plana que tiene un extremo elevado a cierta altura se conoce como plano inclinado o rampa.
La rampa es un plano inclinado cuya utilidad se centra en dos aspectos: reducir el esfuerzo necesario para elevar un peso y dirigir el descenso de objetos o líquidos.
RUEDA
Una rueda y eje son solo eso, una rueda que gira en torno a un eje. El eje es el cilindro que mantiene la rueda en su lugar. En una bicicleta, el eje une la rueda al marco. Sin el eje la rueda se saldría.
EL TORNO O CABRESTANTE
Cuando el brazo de la manivela es más largo que el diámetro del tambor existe ganancia mecánica
La ganancia mecánica la obtenemos a cambio de girar la manivela un buen número de veces. Estas máquinas pueden mezclarse para formar otros mecanismos más complejos.
EL TORNILLO
Un tornillo es un plano inclinado que envuelve a un cilindro. Un tornillo para paredes, la tapa de un frasco o la rosca de un gato son ejemplos de tornillos.
Tambien se usa para mantener dos cosas unidas, para levantar o para bajar algo. Cambia la distancia y la dirección de su fuerza.
Puede aplicar una pequeña fuerza de entrada sobre una distancia larga para girar el tornillo en círculos y se moverá una distancia corta hacia arriba o abajo.