Los operadores mecánicos son elementos que se conectan entre sí para permitir el funcionamiento de una máquina, transformando la fuerza aplicada en movimiento. Las máquinas simples como la palanca y la polea utilizan operadores mecánicos para cambiar la magnitud, dirección o distancia de la fuerza. La palanca consta de una barra que gira sobre un punto de apoyo y existe en tres tipos, mientras que la polea es una rueda por la que pasa una cuerda para cambiar la dirección de la fuerza de manera más eficiente. Los
2. OPERADORES MECANICOS
Cuando empleamos operadores mecánicos, su unión (o interconexión) da lugar a un mecanismo,
que a su vez puede ser considerado como otro operador si se une con otros mecanismos para
formar una máquina. Eso mismo sucede con el resto de operadores. Veamos dos ejemplos
cotidianos:
Para la construcción de una balanza
romana tenemos que recurrir a la
interconexión de varios operadores
mecánicos y estructurales: barra,
argolla, plato, tirantes, gancho... que
en conjunto dan lugar a una palanca
que se emplea para medir la masa de
los objetos.
3. MÁQUINAS SIMPLES
Una máquina simple es un artefacto mecánico que transforma un
movimiento en otro diferente, valiéndose de la fuerza recibida para
entregar otra de magnitud, dirección o longitud de desplazamiento
distintos a la de la acción aplicada.[1]
En una máquina simple se cumple la ley de la conservación de la
energía: «la energía ni se crea ni se destruye; solamente se
transforma». La fuerza aplicada, multiplicada por la distancia aplicada
(trabajo aplicado), será igual a la fuerza resultante multiplicada por la
distancia resultante (trabajo resultante). Una máquina simple, ni crea
ni destruye trabajo mecánico, sólo transforma algunas de sus
características.
Máquinas simples son la palanca, las poleas, el plano inclinado, etc.
No se debe confundir una máquina simple con elementos de
máquinas, mecanismos o sistema de control o regulación de otra
fuente de energía
Los operadores mecánicos son operadores que van conectados entre si para permitir el
funcionamiento de una máquina, teniendo en cuenta la fuerza que se ejerce sobre ellos. Los
operadores mecánicos convierten la fuerza en movimiento.
4. PALANCAS:
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.
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.
Tipos de palanca
Las palancas se dividen en tres géneros,
también llamados órdenes o clases,
dependiendo de la posición relativa de
los puntos de aplicación de la potencia y
de la resistencia con respecto al fulcro
(punto de apoyo). El principio de la
palanca es válido indistintamente del
tipo que se trate, pero el efecto y la
forma de uso de cada uno cambian
considerablemente.
5. Palanca de primera clase
En la palanca de primera clase, el fulcro se encuentra situado entre la potencia y la resistencia. Se
caracteriza en que la potencia puede ser menor que la resistencia, aunque a costa de disminuir la
velocidad transmitida y la distancia recorrida por la resistencia. Para que esto suceda, el brazo de
potencia Bp ha de ser mayor que el brazo de resistencia Br.
Cuando lo que se requiere es ampliar la velocidad transmitida a un objeto, o la distancia
recorrida por éste, se ha de situar el fulcro más próximo a la potencia, de manera que Bp sea
menor que Br.
Ejemplos de este tipo de palanca son el balancín, las tijeras, las tenazas, los alicates o la catapulta
(para ampliar la velocidad). En el cuerpo humano se encuentran varios ejemplos de palancas de
primer género, como el conjunto tríceps braquial - codo - antebrazo.
6. Palanca de segunda clase
En la palanca de segunda clase, la resistencia se encuentra entre la potencia y el fulcro. Se
caracteriza en que la potencia es siempre menor que la resistencia, aunque a costa de disminuir
la velocidad transmitida y la distancia recorrida por la resistencia.
Ejemplos de este tipo de palanca son la carretilla, los remos y el cascanueces.
El punto de apoyo de los remos se encuentra en el agua.
7. Palanca de tercera clase
En la palanca de tercera clase, la potencia se encuentra entre la resistencia y el fulcro. Se
caracteriza en que la fuerza aplicada es mayor que la resultante; y se utiliza cuando lo que se
requiere es ampliar la velocidad transmitida a un objeto o la distancia recorrida por él.
Ejemplos de este tipo de palanca son el quitagrapas y la pinza de cejas; y en el cuerpo humano,
el conjunto codo - bíceps braquial - antebrazo, y la articulación temporomandibular.
8. POLEAS:
Una polea, es una máquina simple que sirve para transmitir una fuerza. Se trata de una rueda,
generalmente maciza y acanalada en su borde, que, con el curso de una cuerda o cable que se
hace pasar por el canal ("garganta"), se usa como elemento de transmisión para cambiar la
dirección del movimiento en máquinas y mecanismos. Además, formando conjuntos —aparejos
o polipastos— sirve para reducir la magnitud de la fuerza necesaria para mover un peso.
Según definición de Hatón de la Goupillière, «la polea es el punto de apoyo de una cuerda que
moviéndose se arrolla sobre ella sin dar una vuelta completa»[1] actuando en uno de sus
extremos la resistencia y en otro la potencia.
TIPOS DE POLEAS:
POLEAS SIMPLES: esta clase de poleas se utiliza para levantar una determinada carga. Cuenta con
una única rueda, a través de la cual se pasa la soga. Las poleas simples direccionan de la manera
más cómoda posible el peso de la carga
9. Existen dos tipos de poleas simples:
POLEAS FIJAS: consiste en un sistema donde la polea se encuentra sujeta a la viga. De esta
manera, su propósito consiste en direccionar de forma distinta la fuerza ejercida, permitiendo la
adopción de una posición estratégica para tirar de la cuerda. Las poleas fijas no aportan ninguna
ventaja mecánica. Es decir, la fuerza aplicada es igual a la que se tendría que haber empleado
para elevar el objeto sin la utilización de la polea.
POLEAS MÓVILES: esta clase de poleas son aquellas que están unidas a la carga y no a la viga,
como el caso anterior. Se compone de dos poleas: la primera esta fija al soporte mientras que la
segunda se encuentra adherida a la primera a través de una cuerda. Las poleas móviles permiten
multiplicar la fuerza ejercida, debido a que el objeto es tolerado por las dos secciones de la soga.
De esta manera, la fuerza aplicada se reduce a la mitad. Y la distancia a la que se debe tirar de la
cuerda es del doble.
10. POLEAS COMPUESTAS: el sistema de poleas compuestas se utiliza con el propósito de alcanzar
una amplia ventaja de carácter mecánico, levantando objetos de gran peso con un esfuerzo
mínimo. Para su ejecución se emplean poleas fijas y móviles. Con la primera se cambia la
dirección de la fuerza a realizar. El sistema de poleas móviles más común es el polipasto, cuyas
características se detallan a continuación:
POLIPASTO O APAREJO: en este sistema las poleas están ubicadas en dos conjuntos, en el
primero se encuentran las poleas fijas y en el segundo las móviles. El objeto o la carga se acopla
al segundo grupo. Los polipastos cuentan con una gran diversidad de tamaños. Aquellos más
diminutos son ejecutados a mano, mientras que los de mayor tamaño cuentan con un motor.
-POLIPASTOS:
Se llama polipasto a una máquina que se utiliza para levantar o mover una carga con una gran
ventaja mecánica, porque se necesita aplicar una fuerza mucho menor que el peso que hay que
mover. Lleva dos o más poleas incorporadas para minimizar el esfuerzo.
Se utilizan en talleres o industrias para elevar y colocar elementos y materiales muy pesados en
las diferentes máquinas-herramientas o cargarlas y descargarlas de los camiones que las
transportan. Suelen estar sujetos a un brazo giratorio acoplado a una máquina, o pueden ser
móviles guiados por rieles 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
