MAQUINAS SIMPLES Y COMPUESTAS.
MAQUINAS SIMPLES
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.
Esta ventaja mecánica comporta tener que aplicar la fuerza a lo largo de un recorrido (lineal o angular) mayor. Además, hay que aumentar la velocidad para mantener la misma potencia.
Las primeras máquinas eran sencillos sistemas que facilitaron a hombres y mujeres sus labores, hoy son conocidas como máquinas simples.
La rueda, la palanca, la polea simple, el tornillo, el plano inclinado, el polipasto, el torno y la cuña son algunas máquinas simples. La palanca y el plano inclinado son las más simples de todas ellas.
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.
Ejemplos de máquinas simples
Palanca
Una palanca es, en general, una barra rígida que puede girar alrededor de un punto fijo llamado punto de apoyo o fulcro.
La fuerza que se aplica se suele denominar fuerza motriz o potencia y la fuerza que se vence se denomina fuerza resistente, carga o simplemente resistencia.
Polea
La polea sirve para elevar pesos a una cierta altura. Consiste en una rueda por la que pasa una cuerda a la que en uno de sus extremos se fija una carga, que se eleva aplicando una fuerza al otro extremo. Su función es doble, puede disminuir una fuerza, aplicando una menor, o simplemente cambiar la dirección de la fuerza. Si consta de más de una rueda, la polea amplifica la fuerza. Se usa, por ejemplo, para subir objetos a los edificios o sacar agua de los pozos.
Las poleas pueden presentarse de varias maneras:
Polea fija: solo cambia la dirección de la fuerza. La polea está fija a una superficie.
Polea móvil: se mueve junto con el peso, disminuye el esfuerzo al 50%.
Polea pasto, polipasto o aparejo: Formado por tres o más poleas en línea o en paralelo, se logra una disminución del esfuerzo igual al número de poleas que se usan.
Polipasto
Se llama polipasto a un mecanismo que se utiliza para levantar o mover una carga aplicando un esfuerzo mucho menor que el peso que hay que levantar.
Estos mecanismos se utilizan mucho en los talleres o industrias que manipulan piezas muy voluminosas y pesadas porque facilitan la manipulación, elevación y colocación de estas piezas pesadas, así como cargarlas y descargarlas de los camiones que las transportan.
Suelen estar sujetos a un brazo giratorio que hay acoplado a una máquina, o pueden ser móviles guiados por raíles colocados en los techos de las naves industriales.
Los polipastos tienen varios tamaños o potencia de elevación, los pequeños se manipulan a mano y los más grandes llevan incorporados un motor eléctrico.
Rueda
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 a situación relacionado con la rueda, la rueda es circular.
Plano inclinado
El plano inclinado permite levantar una carga mediante una rampa o pendiente. Esta máquina simple descompone la fuerza del 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.
Al igual que las demás máquinas simples cambian fuerza por distancias. El plano inclinado se descubre por accidente ya que se encuentra en forma natural, el plano inclinado es básicamente un triángulo donde su utiliza la hipotenusa, la función principal del plano inclinado es levantar objetos por encima de la Horizontal.
El plano inclinado puede presentarse o expresar también como cuña o tornillo.
Cuña
Se forma por dos planos inclinados opuestos, las conocemos comúnmente como punta, su función principal es introducirse en una superficie.
Ejemplo: Flecha, hacha, navaja, desarmado, picahielo, cuchillo.
Tornillo
Plano inclinado enrollado, su función es la misma del plano inclinado pero utilizando un menor espacio.
Ejemplos: escalera de caracol, carretera, saca corcho, resorte, tornillo, tuerca, rosca.
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 entre más grande sea el diámetro.
Ejemplos: grúa, fonógrafo, pedal de bicicleta, perilla, arranque de un auto antiguo, grúa, ancla, taladro manual. MAQUINAS COMPUESTAS:
Máquinas formadas por dos o más máquinas simples.
Formadas por diferentes piezas: Ejes, palancas, muelles...etc.
Cada pieza se llama operador.
Hay 2 tipos de piezas: Mecánicas y Energéticas.
MECANICAS:
Las más importantes son:
Ruedas: Que permiten desplazarse.
Los ejes: Que sirven de punto de apoyo para las ruedas
Engranajes: Son rueditas dentadas que sirven para mover las ruedas.
ENERGÉTICAS:
Las más importantes son:
Los muelles, baterías o pilas: Acumulan energía en movimiento.
Los motores: Transforman la energía en movimiento.
La práctica totalidad de las máquinas empleadas en la actualidad son compuestas, y ejemplos de ellas pueden ser: polipasto, motor de explosión interna (diesel o gasolina), impresora de ordenador, bicicleta, cerradura, lavadora, video...
DIFERENCIAS ENTRE MAQUINA SIMPLE Y UNA MAQUINA COMPUESTA:
La máquina simple como su nombre lo dice cuenta con una resistencia, un punto de apoyo y un punto de aplicación de la fuerza. Un abrelatas, un sacacorchos, un tenedor, un cuchillo. Simplemente aplicas una fuerza en un punto y vence la resistencia. Una carretilla, una escoba, una palanca, martillos...
Las máquinas compuestas poseen una complejidad mayor y han sido fabricadas para facilitar el trabajo del hombre a mayor escala. Las maquinas compuestas como verás, son un conjunto de maquinas simples, una conlleva a la otra. Tractores, grúas, lavadoras, elevadores...
LAS PALANCAS DEL CUERPO HUMANO
El cuerpo como un sistema de palanca podemos decir que está más predispuesto a la velocidad que a la fuerza
Palancas de Primer Genero
Tienen el punto de apoyo situado entra la fuerza y la resistencia, (las tijeras, el sube y baja), estas palancas sacrifican la fuerza en función de la velocidad, el ejemplo típico en el cuerpo humano sería el psoas-ilíaco
Palancas de Segundo Genero
La resistencia se encuentra entre el punto de apoyo y la potencia, en este caso se sacrifica velocidad para ganar fuerza (ejemplo la carretilla, los rompenueces), en el cuerpo humano casi no se encuentran este tipo de palancas, pero un ejemplo sería la apertura de la boca contra una resistencia
Palancas de Tercer Genero
En este caso la Potencia se aplica entre el punto de apoyo y la resistencia, (ejemplo el resorte que cierra la puerta de vaivén), este es el tipo de palanca más frecuente en el cuerpo humano ya que permite que los músculos se inserte cerca de las articulaciones y generen movimientos amplios y rápidos, pero con un detrimento de la fuerza
Por ello decimos que el cuerpo humano está más preparado para desarrollar velocidad que fuerza
Ejemplo el bíceps
Por lo tanto en la determinación de la fuerza también influirán:
1. La eficacia mecánica (Las palancas arriba estudiadas)
2. El brazo de potencia: un brazo de potencia largo proporciona a la palanca una ventaja mecánica en el sentido de capacitarla para levantar cargas pesadas, un brazo de potencia corto determinará una desventaja mecánica en el levantamiento de cargas pesadas
3. El brazo de resistencia: un brazo de resistencia largo es una desventaja para levantar cargas pesadas pero es ventajoso para los movimientos veloces y para imprimir aceleración a los objetos livianos, un brazo de resistencia corto proporciona a la palanca una ventaja en el levantamiento de pesas
4. La inercia: Se ha de aplicar más fuerza a un objeto detenido que a uno en movimiento, se ha de aplicar más fuerza para detener bruscamente un objeto que para detenerlo en gradualmente, cuando realizamos levantamiento de pesas, cuando vencemos la inercia luego nos resulta más fácil finalizar el movimiento.
5. El ángulo de tracción: influye notablemente en la aplicación de la fuerza, una tracción en un ángulo de 90º con la palanca proporciona la mayor eficiencia mecánica
* Ángulo de 90º: fuerza máxima del 100 %
* Angulo de 180º: Pérdida máxima del 40%
* Ángulo de 25º: Pérdida máxima del 75%
6. Condiciones de estiramiento: cuanto mayor estiramiento muscular mayor amplitud de movimiento y mayor capacidad para la aplicación de la fuerza
7. La temperatura muscular: influye en la tensión muscular, un músculo contraído anteriormente y con una previa entrada en calor se podrá contraer con mayor tensión muscular.
CLASIFICA LAS SIGUIENTES PALANCAS SEGÚN SU GÉNERO:
TIPO DE PALANCA | |
Pinzas | I Tipo |
Carretilla | III Tipo |
Balanza romana | II Tipo |
El sistema formado por los músculos de la nuca, que ejercen la fuerza, el peso de la cabeza que tiende a caer hacia delante y el atlas | III Tipo |
El sistema formado por los gemelos, que ejercen la fuerza, el tarso, donde se aplican la resistencia y la punta de los pies, que es el punto de apoyo | I Tipo |
El sistema formado por el tríceps, que ejerce la fuerza, el objeto que empujamos con la mano quees la resistencia y el codo que actúa como punto de apoyo | II Tipo |
Se consideran tres clases de palancas de acuerdo con la posición de la "potencia" y de la "resistencia" con respecto al "punto de apoyo", ellas son:
1) Primer tipo de palanca:
Una palanca es de primer tipo cuando el punto de apoyo está ubicado entre la resistencia y la potencia.
Mientras el punto de apoyo mas cerca esta de la carga entonces la fuerza aplicada puede ser menor. Es nuestra idea intuitiva de palanca, algo que nos ayuda a mover una carga pesada
Ejemplos:
2) Segundo tipo de palanca:
Una palanca es de segundo tipo cuando la resistencia se halla entre el punto de apoyo y la potencia, la carga se ubica en la parte mas cercana al punto de apoyo y la fuerza aplicada en la lejana
Como en las palancas de segundo tipo, el brazo de potencia es siempre mayor que el brazo de resistencia, en todas ellas se gana fuerza.
Ejemplos:
3) Tercer tipo de palanca:
Una palanca es de tercer tipo cuando la potencia se encuentra entre el punto de apoyo y la resistencia.
En este tipo de palancas, el brazo de potencia siempre es menor que el brazo de resistencia y, por lo tanto, la potencia es mayor que la resistencia. Entonces, siempre se pierde fuerza, pero se gana comodidad, y la resistencia tiene un gran movimiento.
Ejemplos:
Resumen
