10 MAQUINAS SIMPLES
La palanca es una máquina simple que tiene como función transmitir una fuerza y un desplazamiento. Está compuesta por una barra rígida que puede girar libremente alrededor de un punto de apoyo llamado fulcro.1
Puede utilizarse para amplificar la fuerza mecánica que se aplica a un objeto, para incrementar su velocidad o la distancia recorrida, en respuesta a la aplicación de una fuerza.
COMO FUNCIONA:
Las palancas son herramientas que constan de sólo dos partes, una barra que puede ser de cualquier material, madera, plástico duro, metal, etc, y un punto de apoyo que puede ser una piedra, tope de goma o cualquier cosa que nos permita hacer contrapeso y levantar o mover cualquier objeto pesado.
Mientras más largo sea el lado en el cual la persona ejercerá la fuerza, mayor será la multiplicación de dicha fuerza, generando una fuerza de contrapeso, igual o superior a la ejercida por la aceleración de gravedad sobre el objeto a mover. Esto logrará elevar dicho objeto y levantarlo con muy poco esfuerzo.
EJEMPLO:
Identificar, en cada caso, el tipo o clase de palanca, teniendo en cuenta que A = punto de apoyo o fulcro; P = potencia o fuerza aplicada; y R = resistencia o carga a vencer:
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BIELA MANIVELA:
Se trata de un mecanismo capaz de transformar el movimiento circular en movimiento alternativo Dicho sistema está formado por un elemento giratorio denominado manivela que va conectado con una barra rígida llamada biela, de tal forma que al girar la manivela la biela se ve obligada a retroceder y avanzar, produciendo un movimiento alternativo.
Es un sistema reversible mediante el cual girando la manivela se puede hacer desplazar la biela, y viceversa. Si la biela produce el movimiento de entrada (como en el caso de un "pistón" en el motor de un automóvil), la manivela se ve obligada a girar.
COMO FUNCIONA:
En este mecanismo, el movimiento de rotación de una manivela o cigüeñal provoca el movimiento rectilíneo, alternativo, de un pistón o émbolo. Una biela sirve para unir las dos piezas. Con la ayuda de un empujón inicial o un volante de inercia, el movimiento alternativo del pistón se convierte en movimiento circular de la manivela. El movimiento rectilíneo es posible gracias a una guía o un cilindro, en el cual se mueve. Este mecanismo se usa en los motores de muchos vehículos.
El recorrido máximo que efectúa el pistón se llama carrera del pistón. Los puntos extremos del recorrido corresponden a dos posiciones diametralmente opuestas de la manivela. Por lo tanto, el brazo de la manivela (distancia del eje al punto de unión con la biela) equivale a la mitad de la carrera del pistón.
EJEMPLO:
En su movimiento, uno de los extremos de la biela describe un desplazamiento (d) que depende de la excentricidad del sistema (e), es decir, de la distancia que existe entre el punto de unión de la biela con la rueda y el eje de giro de esta.
CUÑA:
La cuña es una máquina simple que consiste en una pieza de madera o de metal con forma de prisma triangular con la punta muy filosa. Técnicamente es un doble plano inclinado portátil. Sirve para hender o dividir cuerpos sólidos, para ajustar o apretar uno con otro, para calzarlos o para llenar alguna raja o círculo.
COMO FUNCIONAN:
El funcionamiento de la cuñas responden al mismo principio del plano inclinado. Al moverse en la dirección de su extremo afilado, la cuña genera grandes fuerzas en sentido perpendicular a la dirección del movimiento.
EJEMPLO:
Ejemplos muy claros de cuña son: hachas, cinceles y clavos aunque, en general, cualquier herramienta afilada, como el cuchillo matador o el filo de las tijeras, puede actuar como una cuña.
TORNO:
Se denomina torno (del latín tornus, y este del griego τόρνος, giro, vuelta) a un conjunto de máquinas y herramientas que permiten mecanizar piezas de forma geométrica de revolución. Estas máquinas-herramienta operan haciendo girar la pieza a mecanizar (sujeta en el cabezal o fijada entre los puntos de centraje) mientras una o varias herramientas de corte son empujadas en un movimiento regulado de avance contra la superficie de la pieza, cortando la viruta de acuerdo con las condiciones tecnológicas de mecanizado adecuadas. Desde el inicio de la Revolución industrial, el torno se ha convertido en una máquina básica en el proceso industrial de mecanizado.
COMO FUNCIONA:
La herramienta de corte va montada sobre un carro que se desplaza sobre unas guías o rieles paralelos al eje de giro de la pieza que se tornea, llamado eje Z; sobre este carro hay otro que se mueve según el eje X, en dirección radial a la pieza que se tornea, y puede haber un tercer carro llamado charriot que se puede inclinar, para hacer conos, y donde se apoya la torreta portaherramientas. Cuando el carro principal desplaza la herramienta a lo largo del eje de rotación, produce elcilindrado de la pieza, y cuando el carro transversal se desplaza de forma perpendicular al eje de simetría de la pieza se realiza la operación denominada refrentado.
EJEMPLO:
POLEA FIJA:
En las poleas fijas, las tensiones (fuerzas) a ambos lados de la cuerda son iguales (T1 = T2) por lo tanto no reduce la fuerza necesaria para levantar un cuerpo. Sin embargo permite cambiar el ángulo en el que se aplique esa fuerza y transmitirla hacia el otro lado de la cuerda.
COMO FUNCIONA:
La polea fija ejerce una fuerza sobre un objeto a travez de una rueda tirada de un cable..
EJEMPLO:
Cuando quieres sacar algo pesado y no puedes te apalancas en una polea, para que ese peso sea un poco mas suave y logres levantarlo.
POLEA MOVIL:
En las poleas móviles la fuerza para lograr el equilibrio la fuerza se divide por dos siempre y cuando las cuerdas estén verticales (sin formar un ángulo).
La polea movil no es otra cosa que una polea de gancho conectada a una cuerda que tiene uno de sus extremos anclado a un punto fijo y el otro (extremo movil) conectado a un mecanismo de tracción.
Estas poleas disponen de un sistema armadura-eje que les permite permanecer unidas a la carga y arrastrarla en su movimiento (al tirar de la cuerda la polea se mueve arrastrando la carga).
COMO FUNCIONA:
Debido a que es un mecanismo que tiene ganancia mecánica (empleando pequeñas potencias se pueden vencer resistencias mayores), se emplea para reducir el esfuerzo necesario para la elevación o el movimiento de cargas. Se suele encontrar en máquinas como gruas, montacargas, ascensores...
Normalmente se encuentra formando parte de mecanismos más complejos denominados polipastos.
EJEMPLO:
La grúas son poleas móvil
y las poleas de los pozos son fijas porque se quedan en el mismo lugar.
PLANO INCLINADO:
El plano inclinado es una máquina simple que consiste en una superficie plana que forma un ángulo agudo con el suelo y se utiliza para elevar cuerpos a cierta altura.
Tiene la ventaja de necesitarse una fuerza menor que la que se emplea si levantamos dicho cuerpo verticalmente, aunque a costa de aumentar la distancia recorrida y vencer la fuerza de rozamiento.
Las leyes que rigen el comportamiento de los cuerpos en un plano inclinado fueron enunciadas por primera vez por el matemático Simon Stevin, en la segunda mitad del siglo XVI.
COMO FUNCIONA:
Reduce la fuerza vertical que hay que aplicar a un cuerpo, que equivale a su peso, para elevarlo a cierta altura. Esta reducción es proporcional al seno del ángulo que forma con la horizontal.
Descompone las fuerzas aplicadas en los dos componentes, horizontal y vertical, lo que hace mas fácil mover los cuerpos que se desplacen sobre él.
EJEMPLO:
a) Una escalera.
b) Una resbaladilla.
c) Cualquier deslizadero.
d) Una pendiente.
TORNILLO SIN FIN:
En ingeniería mecánica se denomina tornillo sin fin a una disposición que transmite el movimiento entre ejes que están en ángulo recto. Cada vez que el tornillo sin fin da una vuelta completa, el engranaje avanza un número de diente igual al número de entradas del sinfin. El tornillo sin fin puede ser un mecanismo irreversible o no, dependiendo del angulo de la hélice, junto a otros factores. (CMyJM) Con el tornillo sin fin y rueda dentada podemos transmitir fuerza y movimiento entre ejes perpendiculares.
COMO FUNCIONA:
La velocidad de giro del eje conducido depende del número de entradas del tornillo y del número de dientes de la rueda.
Si el tornillo es de una sola entrada, cada vez que éste de una vuelta avanzará un diente.
EJEMPLO:
La expresión por la que se rige este mecanismo es similar a la indicada anteriormente para las ruedas dentadas teniendo en cuenta el número de entradas del tornillo como elemento motor en este caso
Donde:
- n= número de vueltas.
- Z= número de dientes de la rueda conducida.
- e= número de entradas del tornillo sin fin.
TUERCA HUSILLO:
Es una de las seis máquinas simples clásicos. La forma más común consiste en un eje cilíndrico como una rosca. El husillo pasa a través de la tuerca que rosca en el husillo. Cuando el husillo gira avanza en una proporción del paso de la rosca por vuelta de husillo.
Del mismo modo si el husillo se fija longitudinalmente, su rotación da lugar al desplazamiento de la tuerca, como se ve en la animación.
COMO FUNCIONA:
El mecanismo tuerca husillo es un mecanismo que convierte el movimiento de rotación en movimiento lineal, y un par de torsión (fuerza de rotación) a una fuerza lineal.
EJEMPLO:
Generalmente el perfil de una rosca suele ser de forma triangular, si bien también existen roscar de perfil cuadrado, trapecial, y en diente de sierra o redondo.
En cuanto al sentido de giro de la rosca, normalmente el avance se produce girando la rosca a la derecha, mientras que el retorno se produce girando la rosca a la izquierda. Tambien existen tornillos y tuercas que funcionan en sentido inverso.
MARTILLO:
Es una herramienta de percusión utilizada para golpear directa o indirectamente una pieza, causando su desplazamiento o deformación. El uso más común es para clavar (incrustar un clavo de acero en madera u otro material), calzar partes (por la acción de la fuerza aplicada en el golpe que la pieza recibe) o romper una pieza. Los martillos son a menudo diseñados para un propósito especial, por lo que sus diseños son muy variados.
COMO FUNCIONA:
Un tipo de martillo tiene una cuña abierta en la parte trasera para la remoción de clavos .
EJEMPLO:
- Martillo de cola
- Martillo de oso
- Martillo de chapista
- Martillo de construcción, incluyendo la maza
- Martillo de galponero
- Martillo de guerra
- Martillo mecánico
- Martillo de uña
