lunes, 21 de diciembre de 2015


MÁQUINAS SIMPLES


Todos los aparatos que se utilizan comúnmente para obtener una fuerza grande aplicando una fuerza pequeña, se conocen como máquinas simples
Una máquina simple es un dispositivo en el que tanto la energía que se suministra como la que se produce se encuentran en forma de trabajo mecánico y todas sus partes son sólidos rígidos. Podemos preguntarnos por qué tanto interés en convertir una entrada de trabajo en una salida de trabajo. Existen varias razones: primero, tal vez queramos aplicar una fuerza en alguna parte de modo que realice trabajo en otro lugar. Con poleas, por ejemplo, podemos levantar un andamio hasta el techo tirando de una cuerda desde el suelo. Por otra parte, es posible que dispongamos sólo de una pequeña fuerza para producir el trabajo de entrada cuando necesitamos una fuerza mayor en la salida. Así sucede con el gato de un automóvil. Al accionar la varilla del gato podemos alzar el automóvil que de otra manera sería bastante difícil de mover aunque, desde luego, tenemos que levantar y bajar muchas veces la varilla para levantar el automóvil un poco.





¿QUÉ ES UNA PALANCA?

Básicamente está constituida por una barra rígida, un punto de apoyo (se le puede llamar “fulcro”) y dos fuerzas (mínimo) presentes: una fuerza (o resistencia) a la que hay que vencer (normalmente es un peso a sostener o a levantar o mover en general) y la fuerza (o potencia) que se aplica para realizar la acción que se menciona. La distancia que hay entre el punto de apoyo y el lugar donde está aplicada cada fuerza, en la barra rígida, se denomina brazo. Así, a cada fuerza le corresponde un cierto brazo.
Como en casi todos los casos de máquinas simples, con la palanca se trata de vencer una resistencia, situada en un extremo de la barra, aplicando una fuerza de valor más pequeño que se denomina potencia, en el otro extremo de la barra.
En una palanca podemos distinguir entonces los siguientes elementos:


·                 El punto de apoyo o fulcro
·         Potencia o esfuerzo : la fuerza que se ha de aplicar
·         Resistencia o carga: el peso que se ha de mover
·         El brazo de potencia: es la distancia entre el fulcro y el punto de la barra donde se aplica la potencia.
    El brazo de resistencia: es la distancia entre el fulcro y el punto de la barra donde se encuentra la resistencia o carga




¿CUÁNTOS TIPOS DE PALANCA HAY?


PALANCAS DE PRIMERA CLASE O INTERMÓVILES




Se caracteriza por tener el fulcro entre la fuerza a vencer y la fuerza a aplicar










PALANCAS DE SEGUNDA CLASE O INTERRESISTENTES


Se caracterizan porque la fuerza a vencer se encuentra entre el fulcro y la fuerza a aplicar













PALANCAS DE TERCERA CLASE O INTERPOTENTES





 Se caracterizan porque la fuerza a aplicar se ejerce entre el fulcro y la fuerza a vencer












LA LEY DE EQUILIBRIO DE  LA PALANCA

     Establece que la potencia (P) por su brazo (Bp) es igual a la resistencia (R) por el suyo (Br).




LOS TRES TIPOS DE PALANCAS EN EL CUERPO HUMANO



·         Nuestro cuello es similar a una palanca de primer género que nos permite inclinar la cabeza hacia adelante  o hacia atrás




·         Las piernas son como una palanca de segundo género que nos permite apoyarnos sobre la punta de los pies.



·         Al doblar los brazos, formamos una palanca de tercer género  que elevamos los objetos con la mano.






     Problemas:




     1.  Un minero necesita levantar una roca que pesa 50 N con una palanca cuyo brazo de palanca (a) mide 3 m, y el de resistencia (b) 70 cm, ¿qué fuerza se necesita aplicar para mover la roca?
     2.   ¿Qué longitud tiene el brazo de palanca (a) de una carretilla, si al aplicarle una fuerza de 4 N levanta una carga de 20 N  de arena (R) y su brazo de palanca mide 0.20 m?
      3.   La fuerza (F) que se aplica a unas cizallas es de 20 N, siendo su brazo de palanca (a) de 60 cm. ¿Cuál será la resistencia de una lámina si se encuentra a 20 cm (b) del punto de apoyo?


POLEAS



Las poleas han sido clasificadas como máquinas simples, son discos con una parte acanalada o garganta por la que se hace pasar un cable o cadena; giran alrededor de un eje central fijo y están sostenidas por un soporte llamado armadura.







      Existen poleas fijas y poleas móviles .


     En las poleas fijas el eje se encuentra fijo, por lo tanto, la polea no se desplaza, con su uso no se obtiene ventaja mecánica, ya que en uno de los extremos estará sujeta la carga y en el otro se aplicará la fuerza para moverla, ésta será de la misma magnitud.

    La polea fija solamente se utiliza para cambiar la dirección o sentido de la fuerza. Por lo mismo, su fórmula es F = C, siendo (c) la carga. Las poleas se usan mucho en las obras de construcción para subir materiales, para sacar agua de los pozos, etcétera.

     




    En las poleas móviles el punto de apoyo está en la cuerda y no en el eje, por lo tanto puede presentar movimientos de traslación y rotación. Como el caso de dos personas que cargan una bolsa, cada una de ellas hace las veces de una polea y sus brazos las veces de cuerdas, el peso se reparte entre los dos y se produce una ventaja mecánica, que se expresa como F = c/2, siendo F = fuerza, C = carga; el esfuerzo se reduce a la mitad.



     Si se tienen más de dos cuerdas y por lo tanto varias poleas, se tendrá un aparato llamado polipasto o aparejo, aumentando el número de poleas y por lo tanto de cables, el esfuerzo se reduce. Para contar el número de cables no se debe tomar en cuenta el primero de ellos, expresándose matemáticamente como: F = c/n, donde: c = carga y n = número de poleas o cables.






    Problemas

     1.  Si se requiere levantar una carga de 40 N con una polea fija, ¿qué fuerza deberá aplicarse?
      2.  ¿Qué fuerza se requiere para levantar una carga de 20 N, si se utiliza una polea móvil?
    3.  ¿Qué fuerza necesitará aplicar un individuo para cargar un muelle de 30 N, si utiliza un polipasto de 3 poleas?

EL PLANO INCLINADO

      El plano inclinado o rampa, es una superficie plana que tiene un extremo elevado a cierta altura. Permite elevar la carga mediante esa rampa o pendiente. Esta máquina simple descompone el peso en dos componentes, la normal (que soporta el plano inclinado) y la paralela al plano (que compensa la fuerza aplicada). De esta manera, el esfuerzo necesario para levantar la carga es menor y, dependiendo de la inclinación de la rampa, la ventaja mecánica es muy considerable.






NIVEL O TORNO

     Máquina simple constituida por un cilindro en donde enredar una cuerda o cadena. Se hace girar por medio de una barra rígida doblada en dos ángulos rectos opuestos. Como todas las máquinas simples el torno cambia fuerza por distancia: se hará un menor esfuerzo cuando más grande sea el diámetro. Ejemplos: grúa, pedal de bicicleta, ancla, taladro manual.




LA RUEDA

Es la máquina simple más importante que se conoce, no se sabe quién y cuándo la descubrió o inventó, sin embargo, desde que el hombre utilizó la rueda la tecnología avanzó rápidamente. Podemos decir que a nuestro alrededor siempre está presente algún objeto o situación  relacionado con la rueda.
A partir del descubrimiento del fuego, el hombre obtiene fortalezas y estímulo, que cambiará su forma de vida. Siente la necesidad de desplazarse más allá de su radio de espacio limitado y surgió el trineo hacia el año 9000 antes de Cristo. Era un trineo simple, que consistía en una plataforma elaborad con trozos de madera unidos y empujada o arrastrada por animales.
La primera rueda o referencia de ella, data del año 3250 antes de Cristo en la región de Mesopotamia. De aquel primer trineo, se evolucionó hacia otras formas y surgieron los carros, primero con dos ruedas y luego hasta lo que hoy conocemos. Desde entonces, la rueda ha estado siempre presente y el desarrollo del hombre seguirá unido a ella.




                                  Y un poco de humor relativo a este asunto de la rueda:





PARA REPASAR LO APRENDIDO


Y para terminar y repasar todas las máquinas simples, pincha en el siguiente enlace:



¡Espero que hayas aprendido mucho!