Apuntamentos de estruturas e mecanismos para 2º ESO de Tecnoloxía en Galiza

1. Tecnoloxías I. 2º ESO IES Pintor Colmeiro
Estruturas e Mecanismos
Índice
Forzas, cargas e esforzos...................................................................................................................... 1
Tipos de esforzos: tracción, compresión, flexión e torsión.............................................................................................2
Estruturas. Tipos de estruturas..............................................................................................................2
Tipos de estruturas:......................................................................................................................................................... 2
Elementos das estruturas...................................................................................................................... 3
Alicerces..........................................................................................................................................................................3
Columnas e piares........................................................................................................................................................... 3
Vigas ou trabes................................................................................................................................................................ 3
Forxado........................................................................................................................................................................... 4
Tirantes............................................................................................................................................................................4
Escuadros........................................................................................................................................................................ 4
Nós.................................................................................................................................................................................. 4
Arco.................................................................................................................................................................................5
Mecanismos.......................................................................................................................................... 6
Tipos de movementos..................................................................................................................................................... 6
Mecanismos de transmisión................................................................................................................. 6
Mecanismos de transmisión lineal ................................................................................................................................. 6
Pancas..........................................................................................................................................6
Graos o tipos de pancas.......................................................................................................... 6
Lei da panca............................................................................................................................7
Polea............................................................................................................................................7
Polea móbil................................................................................................................................. 7
Polipastos.................................................................................................................................... 7
Mecanismos de transmisión circular...............................................................................................................................8
Engrenaxes. ................................................................................................................................ 8
Parafuso sen fin-coroa.................................................................................................................8
Mecanismos de transformación............................................................................................................ 9
Mecanismos de transformación de circular a lineal........................................................................................................9
Parafuso – porca..........................................................................................................................9
Manivela – Torno........................................................................................................................ 9
Piñón-Cremalleira....................................................................................................................... 9
Mecanismos de transformación circular en lineal-alternativo........................................................................................ 9
Biela manivela.............................................................................................................................9
Leva...........................................................................................................................................10
Excéntrica..................................................................................................................................10
Forzas, cargas e esforzos
Forza, é todo aquilo que fai modificar o estado de repouso ou movemento dun corpo. F =m⋅a
(forza = masa por aceleración)
As forzas mídense en Newtons (N)
Cargas son o conxunto de forzas que actúan sobre un corpo. Por exemplo nunha ponte son
cargas o vento, os coches que pasan por riba ou o peso da propia ponte.
Esforzos, son as tensións internas que experimentan os corpos sometidos á acción dunha ou
varias forzas.
1

2. Tecnoloxías I. 2º ESO IES Pintor Colmeiro
Tipos de esforzos: tracción, compresión, flexión e torsión.
Tracción Compresión: Flexión Torsión
Ilustración 1:
Tracción Ilustración 2:
Compresión Ilustración 3:
Flexión Ilustración 4:
Torsión
As forzas tenden aAs forzas tenden aAs forzas tenden aAs forzas tenden a
alongar o corpo acurtar o corpo dobrar o corpo. Actúanretorcer o corpo
esforzos de tracción e
compresión ao tempo.
Estruturas. Tipos de estruturas.
Unha estrutura é o conxunto de elementos dun corpo destinados a soportar os efectos das cargas
que actúan sobre el e impedir que se rompa ou deforme en exceso. Deben ter as propiedades de:
• Estabilidade.
• Resistencia.
• Rixidez.
Tipos de estruturas:
Masiva Abovedada Armazón
Ilustración 5: Pirámide Ilustración 7: Edificio en
Ilustración 6: Bóveda de
de Exipto construción
catedral
Trianguladas Colgantes Pneumáticas / laminares
2

3. Tecnoloxías I. 2º ESO IES Pintor Colmeiro
Ilustración 8: Ponte
triangúlada Ilustración 9: Ponte de Rande
Elementos das estruturas
Alicerces
Son a base sobre a que se asenta unha estrutura, habitualmente teñen unha parte soterrada en
terra.
Ilustración 10: Alicerces
Columnas e piares
Son elementos verticais que levan o peso da estrutura até os alicerces. Se son de sección
cadrada ou rectangular chámanse piares e se son circulares columnas.
Columnas Piares
Vigas ou trabes
Elementos estruturais horizontais para soportar as cargas e transmitilas ás columnas.
3

4. Tecnoloxías I. 2º ESO IES Pintor Colmeiro
Grazas ás distintas seccións as vigas poden
soportar grandes esforzos con pouco material.
Forxado
Transmiten o peso do chan ás vigas e columnas. Constitúen o chan nas estruturas.
Tirantes
Son elementos que soportan esforzos de tracción, pero non de compresión.
Escuadros
Son triángulos rectángulos que se colocan para darlle estabilidade ás columnas ou piares.
Nós
Son as unións das barras ou vigas. O triángulo é a única figura xeométrica indeformable. É por
isto que moitas estruturas están feitas con triángulos, xa que isto dalle maior rixidez.
4

5. Tecnoloxías I. 2º ESO IES Pintor Colmeiro
Arco
É unha estrutura deseñada para cubrir grandes e pequenas luces (espazos entre dúas columnas)
e que está sometida só á compresión. Na base débense colocar contrafortes para eliminar o
efecto de pandeo.
No século XII en Francia
descubriron que canto máis alto
fora o arco, menor era a
necesidade de contrafortes. Isto
deu lugar ao arco apuntado ou
oxival característico da
arquitectura gótica (séculos XII
até o XV).
5

6. Tecnoloxías I. 2º ESO IES Pintor Colmeiro
Mecanismos
Tipos de movementos
Movemento lineal. O obxecto realiza unha traxectoria recta.
Movemento lineal-alternativo. O obxecto realiza unha traxectoria recta e troca o sentido
periodicamente.
Movemento circular ou rotario. O obxecto realiza unha traxectoria circular.
Movemento oscilante. O obxecto realiza unha traxectoria semicircular e troca o sentido
periodicamente.
Mecanismo: un mecanismo é a parte das máquinas que transmite e ou transforma movementos.
Os mecanismos trocan o sentido de xiro, aumentan ou reducen a velocidade ou transforman un
tipo de movemento noutro.
Mecanismos de transmisión
Os mecanismos de transmisión son aqueles que nos serven para aumentar ou reducir a
velocidade, ou para transmitir o movemento entre puntos distantes. Imos analizar:
Mecanismos de transmisión lineal:
• Pancas
• Poleas
• Polipasto
Mecanismos de transmisión circular:
• Engrenaxes
• Engrenaxes con cadea
• Parafuso sen fin coroa
Mecanismos de transmisión lineal
Pancas
Unha panca é unha barra ríxida apoiada nun punto. Represéntanse de maneira xenérica, é dicir,
de maneira que todas as pancas se poidan ver representadas deste xeito, da seguinte maneira.
Graos o tipos de pancas
Panca de Primeiro Grao: o punto de apoio está nalgún punto entre a forza e a resistencia.
F o rz a R e s is te n c ia
Panca de Segundo Grao: a resistencia aplícase entre a forza e o punto de apoio.
6

7. Tecnoloxías I. 2º ESO IES Pintor Colmeiro
Pancas de Terciro Grao: a forza aplícase entre a resistencia e o punto de apoio.
F o rz a
Lei da panca
Todas as pancas cumpren as seguinte lei:
Forza⋅d forza=Resistencia⋅d resistencia
Polea
Unha polea é un mecanismo de transmisión lineal que consiste nunha roda
cunha fenda pola que se fai pasar unha corda. Unha única polea simplemente
troca o sentido da forza.
Polea móbil
Un sistema de polea móbil consiste en dúas poleas, unha que só xira e unha na que o
eixo se translada verticalmente. A polea móbil reduce a forza necesaria para levantar
un peso á metade.
Polipastos
Son mecanismos de transmisión lineal con varias poleas. Hai de dous tipos:
7

8. Tecnoloxías I. 2º ESO IES Pintor Colmeiro
Resistencia Resistencia
F= F=
2⋅n 2n
Mecanismos de transmisión circular
Engrenaxes.
Son xogos de rodas que posúen uns saíntes que se chaman dentes, tal como se
mostra na seguinte figura. As engrenaxes empréganse sobre todo para modificar
a velocidade dos eixos.
As rodas dentadas poden engrenarse tamén mediante unha cadea.
A relación de transmisión (i) entre dúas rodas será:
Z2 n1
i= ou i= onde Z2 é o número de dentes da roda conducida e Z1 o número de dentes
Z1 n2
da roda motor e n1 e n2 son as velocidades de xiro en revolucións por minuto (r.p.m.) da roda
motriz e a conducida respectivamente.
Nas engrenaxes dase a seguinte relación entre as velocidades:
n1⋅Z 1=n 2⋅Z 2
Parafuso sen fin-coroa
Por cada volta que do parafuso a coroa (nome que recibe neste caso a
8

9. Tecnoloxías I. 2º ESO IES Pintor Colmeiro
roda dentada) move un dente. É polo tanto un sistema moi redutor de velocidade. Deste
mecanismo é importante lembrar:
1. Só se transmite o movemento do parafuso á coroa.
2. Reduce moito a velocidade.
Mecanismos de transformación
Estes mecanismos transforman un tipo de movemento noutro.
Mecanismos de transformación de circular a lineal
Parafuso – porca
Cando lle das voltas ao parafuso este vai penetrando (avanzando linealmente)
na porca. Se xiras o parafuso libremente sen que avance a porca vaise
desprazando.
Manivela – Torno
Cando lle das voltas á manivela o elemento que colga do torno realiza un
movemento lineal. Este mecanismo é reversíbel.
Piñón-Cremalleira
Este mecanismo transforma o movemento circular nun lineal, cando o
piñón (roda dentada) da voltas a cremalleira avanza linealmente.
Mecanismos de transformación circular en lineal-alternativo
Biela manivela
A barra longa chámase biela e a curta manivela. Este mecanismo transforma o movemento
circular da manivela nun movemento lineal-alternativo do “pistón”. É un mecanismo reversíbel de
xeito que se o pistón realiza un movemento lineal-alternativo o extremo da manivela realiza un
movemento circular. Empréganse nos motores dos coches.
9

10. Tecnoloxías I. 2º ESO IES Pintor Colmeiro
Leva
Transforma o movemento circular un movemento lineal-alternativo. Non é reversíbel.
Excéntrica
Transforma o movemento circular un movemento lineal-alternativo. Non é reversíbel.
Exercicios
1. Identifica nas seguintes imaxes os elementos da estrutura. Indica a que
esforzo está sometido cada un.
1
3
2
10

11. Tecnoloxías I. 2º ESO IES Pintor Colmeiro
1 2
3
.
2. Unido á roda dentada 1, con Z 1=44 dentes, hai un motor que xira a 2500
r.p.m. Se a roda dentada 2 ten Z2=20 dentes, cal é a velocidade de xiro
do eixo da roda 2? Cal é a relación de transmisión?
1 2
3. Realiza o mesmo problema que o exercicio anterior, pero considerando
que o motor está unido á roda pequena. Calcula a relación de
transmisión e a velocidade da roda grande.
4. Que tipos de pancas son as estruturas seguintes?
5. Temos un neno e unha nena sentados nun balancín en equilibrio, se o
neno ten unha masa de 50 kg e está sentado a 75 cm do punto de apoio
e a nena está sentada 95 cm do punto de apoio, cal é a masa da nena?
6. A única figura indeformable sen romper as barras que a compoñen é o
triángulo, triangula as seguintes figuras.
11