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.
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 .
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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.
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
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!
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