MAQUINAS Y MECANISMOS

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M.C. CYNTHIA PATRICIA GUERRERO SAUCEDO

TIPOS DE MAQUINAS SIMPLES

2.1 Introducción a las maquinas simples Las maquinas simples son todos aquellos mecanismos constituidos por un solo operador diseñado para realizar un trabajo. En el paleolítico (100,000- 13,000 a.C) el ser humano empleaba tres maquinas simples que junto con otras dos más inventadas miles de años mas tarde los antiguos griegos llamaron “Las cinco grandes” que son: La rueda

Plano inclinado

El tornillo

La palanca

La cuña

En la edad de piedra la supervivencia de los seres humanos fue posible gracias a que fueron capaces de fabricar armas y herramientas que le permitieron cazar y defenderse.

En el neolítico (7000-3000 a.C) el hombre se hace sedentario siembra y domestica animales. Diseña un arado de madera que durante años fue tirado por hombres. 16

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En la edad de los metales el hombre descubre que cuando echaba algunos tipos de rocas al fuego salía un liquido que al enfriarse solidificaba de nuevo.

La metalurgia del hierro inicia hace 4000 años

2.2 La Palanca La palanca es una máquina simple. Es una máquina porque es capaz de multiplicar la fuerza y es simple porque está compuesta de muy pocos elementos: una barra rígida y un punto de apoyo (fulcro). Con una palanca puedo levantar mucho peso haciendo poca fuerza. La palanca puede desplazamientos.

emplearse

para

dos

finalidades:

vencer

fuerzas

u

obtener

1. Cuando empleamos la palanca para vencer fuerzas podemos considerar en ella 4 elementos importantes: Potencia (P), fuerza que tenemos que aplicar. Resistencia (R), fuerza que tenemos que vencer; es la que hace la palanca como consecuencia de haber aplicado nosotros la potencia. Brazo de potencia (BP), distancia entre el punto en el que aplicamos la potencia y el punto de apoyo (fulcro).

P x BP = R x BR

Brazo de resistencia (BR), distancia entre el punto en el que aplicamos la resistencia y el (fulcro).

Ley de la palanca, que dice: La "potencia" por su brazo es igual a la "resistencia" por el suyo.

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Ejemplo 2.1: Beto y Ana tienen una masa de 40Kg cada uno. ¿Podrán equilibrarse con el hipopótamo que pesa 800Kg? Lo primero que hay que hacer es expresar la masa en Kg, en peso o fuerza en newtons: Rhipopotamo= m∙g= (800Kg)(9.8m/s2)= 7840N Pniños= (mbeto+mana)∙g= (40Kg+40Kg)(9.8m/s2) = 784N A continuación aplicamos la Ley de la Palanca: P x BP = R x BR (784N)(10m)=(7840N)(1m) 7840N=7840N Como los productos son iguales, la palanca se encuentra en equilibrio. 2. Cuando usamos la palanca para generar desplazamiento podemos considerar cuatro elementos importantes: Desplazamiento de la potencia (dP), es la distancia que se desplaza el punto de aplicación de la potencia cuando la palanca oscila. Movimiento de la resistencia (dR), distancia que se desplaza el punto de aplicación de la resistencia al oscilar la palanca Brazo de potencia (BP), distancia entre el punto de aplicación de la potencia y el fulcro. Brazo de resistencia (BR), distancia entre el punto de aplicación de la resistencia y el fulcro.

dP

dR

= BP BR El desplazamiento de la "potencia" es a su brazo como el de la "resistencia" al suyo.

Según los puntos en los que se aplique la potencia (fuerza que provoca el movimiento) y las posiciones relativas de eje y barra, se pueden conseguir tres tipos diferentes de palancas a los que se denomina: de primero, segundo y tercer género (o grado).

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2.2.1 Palanca de primer grado Se obtiene cuando colocamos el fulcro entre la potencia y la resistencia. La palanca de primer grado se emplea siempre que queramos invertir el sentido del movimiento. Con estas posiciones relativas se pueden obtener tres posibles soluciones: 1.- Fulcro centrado, lo que implicaría que los brazos de potencia y resistencia fueran iguales (BP=BR)

Este montaje hace que el esfuerzo y la carga sean iguales (P=R), como también lo serán los desplazamientos de la potencia y de la resistencia (DP=DR). Es una solución que solamente aporta comodidad, pero no ganancia mecánica. Esta disposición se emplea, por ejemplo, en balanzas, sube y baja de los parques infantiles...

2.- Fulcro cercano a la resistencia, con lo que el brazo de potencia sería mayor que el de resistencia (BP>BR)

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Esta solución hace que se necesite un menor esfuerzo (potencia) para compensar la resistencia (PDR). Este sistema aporta ganancia mecánica y es el empleado cuando necesitamos vencer grandes resistencias con pequeñas potencias. Se emplea, por ejemplo, para el movimiento de objetos pesados, balanzas romanas, alicates de corte, timones de barco...

3.- Fulcro cercano a la potencia, por lo que el brazo de potencia sería menor que el de la resistencia (BPR) y, recíprocamente, menor el desplazamiento de la potencia que el de la resistencia (DP