1. UNIVERSIDAD PRIVADA TELESUP
INGENIERIA DE SISTEMAS E INFORMATICA
“Las Máquinas Simples”
ALUMNOS: Elmer de la cruz Cotrina Vigo
PROfESOR: Mendoza Nolorbe Juán
CURSO: Física Electrónica
CICLO: IV
Lima, sábado 11 de agosto del 2012
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2. DEDICATORIA
Amis padres y a mi profesor que me da su apoyo
en todo momento para culminar con éxito este trabajo.
Quienes aportáron para el desarollode mi monografía trabajé
voluntariamente con amor y desinterés, quiero ofrecerlo a
todos sin distingo de raza, religión, sexo, condición política y
social. Respeto la vida y fomento la oportunidad que tengo
de dar y aprender. Hago todo con las mejores intenciones,
trabajando transparentemente con respeto y humildad, sin
forzar a otros a creer en lo que creemos, ofreciéndolo de
corazón. Para algunos miembros esto significa en resumen,
ofrecer lo que hago a Dios.
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3. AGRADECIMIENTO:
Gracias profesor porque a pesar de todo
confió en nosotros y nos dio la oportunidad
de seguir en nuestro camino hacia
el éxito.
ÍNDICE
RESUMEN…………………………………………………………………………………....4 - 11
INTRODUCCION……………………………………………………………………………………12
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4. I: MAQUINAS…………………………………………………………………………………….12- 18
II: RENDIMIENTO DE MAQUINAS SIMPLES…………………………………………………………….19
III: OTROS DISPOSITIVOS: LA RUEDA, EL NIVEL, MOLINOS Y LA PRENSA HIDRÁULICA …...20 -
22
IV: FUENTES DE INFORMACIÓN………………………………………………………………..23
V: ANEXOS………………………………………………………………………………………….24
RESUMEN EN ESPAÑOL
LAS PALANCAS
Tienen cientos de aplicaciones, se pueden usar como un remo, un destornillador, unas tijeras,
unas pinzas y una carretilla de mano son palancas.
La función es amplificar una potencia para así vencer mas fácilmente una resistencia.
Toda palanca utiliza un punto de apoyo llamado, FULCRO determinan su desarrollo mecánico.
Lo importante es que la resistencia se desplaza Arquímedes dijo “Dadme un punto de apoyo y
te moveré la tierra “.
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5. Un columpio parado y en general toda palanca con potencia y la resistencia compensadas
están en equilibrio. Entonces la resistencia multiplicada por la distancia horizontal del fulcro, es
igual a la potencia multiplicada por su distancia horizontal al fulcro.
Si un niño pesa 12.5kg y esta sentado a 3m del fulcro, podrá contrarrestar los 75kg del adulto
sentado a 0.5m del fulcro al otro lado del columpio.
(12.5 * 3 = 75 * = 37.5).
En este ejemplo, el desarrollo mecánico es 75 dividido por 12.5 es decir 6. Puede también
calcularse dividiendo la distancia de la potencia al fulcro por la correspondiente distancia de la
resistencia: en este caso es 3: 0.5, es decir, de nuevo 6.
PLANO INCLINADO
Para elevar verticalmente un bloque de 10 Tm, hay que hacer un esfuerzo de 10tm. Pero el
esfuerzo necesario para empujarlo o arrastrarlo por una rampla de pendiente 1/20, si
despreciamos el rozamiento, es solo de media tonelada. Sin embargo, para elevar un metro el
bloque, sin embargo este debe recorrer 20 metros.
Así vemos que tal como ocurría con las palancas, es necesario un gran desplazamiento de la
potencia para obtener uno pequeño de la resistencia; de hay la formula: “lo que se gana en
esfuerzo se pierde en recorrido “.
La moderna tecnología ahorra espacio en las ramplas arrollándolas en espiral.
Un bloque pesado puede elvarse ligeramente hincando una cuña por debajo de el.
Una cuña equivale a dos planos inclinados acoplados. Pero en este caso, en lugar de desplazar
un peso por el plano es el plano el que es empujado a lo largo del peso para así poder moverlo.
El avance de una cuña en una fisura, por ejemplo, produce una enorme fuerza. Un hacha o un
destral funcionan según este mismo principio.
Las roscas de un tornillo equivalen a un plano inclinado arrollado alrededor de un cilindro.
Esta disposición se llama hélice inclinada.
FUNCIONAMIENTO DE LAS POLEAS
En una polea, la rueda se halla en combinación con una cuerda, una cadena o una correa. En
un engranaje, el borde de la rueda tiene dientes o una rosca espiral para endentarlo con otro
engranaje de relieve similar.
Poleas y engranajes se pueden usar para transmitir un movimiento de rotación entre dos o más
arboles o ejes. Si estos están cerca como un reloj o un motor de coche, suelen usarse
engranajes; si están lejos, suelen usarse poleas.
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6. Los engranajes se emplean también para cambiar hasta 90º la dirección de rotación de un
árbol. Ruedas de varios diámetros, ya sean engranajes o poleas, permiten cambiar la velocidad
de rotación.
Una correa circular transmite movimiento entre una polea en el árbol de un motor y otra en el
árbol de una máquina, por ejemplo, un torno. Dando a la polea del motor o árbol conductor un
diámetro distinto, desde la polea de la máquina. Las grúas y los aparejos don otra aplicación
habitual de las poleas, en ellos, el movimiento se suele transmitir para obtener un desarrollo
mecánico. La fuerza aplicada por el operario, es amplificada por una disposición de dos o más
poleas, que permite elevar grandes pesos.
Y su geometría fue estudiada hacia el año -200 por el matemático griego Apolonio de Perga.
Arquímedes invento un dispositivo para labrar tornillos, y su famosa maquina para bombear
agua esta basada en el tornillo.
La distancia entre las roscas de un tornillo se llamo paso de rosca e indica la inclinación del
plano inclinado correspondiente.
En una vuelta completa, un tornillo avanza una distancia igual a su paso.
La longitud de la palanca que hace girar al tornillo, dividida por el paso, da el desarrollo
mecánico.
Aplicaciones actuales
BARRA DE PALANQUEAR
La Barra de palanquear es una barra de acero pesada, de aproximadamente 1.50 m. de
longitud. Un extremo tiene sección cuadrada con punta en forma de cuña. El resto de la barra
es redonda y constituye el mango.
La barra se usa como palanca para mover objetos pesados a lo largo de distancias cortas se
usa también para aflojar diques y romper formaciones de tierra dura en excavaciones. Es una
herramienta robusta, diseñada para uso intenso y duro.
Los martillos, son instrumentos, en general para golpear, y se rigen por principios físicos
combinados tales como el torque y la fuerza de gravedad.
LLAVES
Un a llave es una herramienta básica que se emplea para ejercer una fuerza d e torsión sobre
cabezas de tornillos, tuercas y pernos. Las llaves especiales diseñadas para efectuar estos
trabajos son, en la mayor
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7. parte de los casos, variaciones de las llaves básicas que se describen a continuación.
Las mejores llaves se fabrican de ACERO CROMO VANADIO. Las llaves de este material son
de peso reducido y casi irrompibles. Sin embargo, como el material es costoso, las llaves más
comunes están hechas de acero al carbono forjado o de acero al molibdeno. Estos últimos
materiales producen buenas llaves, pero generalmente deben hacerse con mas peso y volumen
para lograr el mismo grado de resistencia.
El tamaño de una llave cualquiera que se use en cabezas de tornillos o tuercas, está
determinado por el tamaño de la abertura entre las quijadas de la llave. La abertura de una llave
se fabrica ligeramente mayor que la cabeza del tornillo o tuerca a la que debe ajustarse.
Las tuercas hexagonales (de seis lados y las cabezas correspondientes de tornillos, se miden
entre las caras opuestas. Una llave, diseñada para ajustar a una tuerca o tornillo de 9 mm.
(3/8'', tiene un claro de 5 a 8 milésimas de pulgada.
Este claro permite que la llave se deslice para colocarla o sacarla de la cabeza o de la tuerca,
con un mínimo de “esfuerzo”.
Si la llave es demasiado grande producirá el redondamiento de las aristas de la tuerca o de la
cabeza del tornillo, destruyéndolo
TORNILLOS Y MORDAZAS
Los tornillos se usan para la sujeción de material de trabajo cuando este va a ser cepillado,
acerrado, perforado, formado, afinado o remachado y también para pegar madera. Las
mordazas se usan para sujetar para sujetar el trabajo que debido a su forma y tamaño no puede
sujetarse satisfactoriamente en un tornillo, o cuando no se cuenta con un tornillo de banco. Las
mordazas se usan generalmente para trabajo ligero.
HACHA
El hacha se utiliza para abatir o podar árboles, para cortar maderos y arbustos, y para rajar
madera.
Las hachas los usan los bomberos y grupos de control de daños para llegar a compartimentos o
edificios durante un desastre.
En el uso del hacha, el peso del cuerpo debe distribuirse uniformemente sobre ambas piernas,
con las rodillas firmes y los pies abiertos a una distancia cómoda.
El cuerpo debe encontrarse relajado y libre para oscilar y doblarse por las caderas
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8. RESUMEN EN INGLÉS
LEVERS
They have hundreds of applications, can be used as an oar, a screwdriver, scissors, tweezers
and a wheelbarrow are levers.
The function is to amplify an output so more easily overcome resistance.
All lever uses a fulcrum called FULCRUM determine its mechanical development.
The important thing is that the resistance moves Archimedes said "Give me a fulcrum and I will
move the earth."
A swing and generally stopped all lever with power and offset resistance are in equilibrium. Then
the resistance multiplied by the horizontal distance from the fulcrum, is equal to the power
multiplied by the horizontal distance to the fulcrum.
If a child weighs 12.5kg and is seated at 3m from the fulcrum, you can counteract the 75kg adult
sitting at 0.5m from the fulcrum to the other side of the swing.
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9. (12.5 * 3 = 75 * = 37.5).
In this example, the mechanical development is 75 divided by 12.5 ie 6. Can also be calculated
by dividing the distance of the power to the fulcrum by the corresponding distance of the
element: in this case is 3: 0.5, ie 6 again.
INCLINED
Vertically to raise a block of 10 tons, should make an effort to 10Tm. But the effort required to
push or drag a ramp slope of 1/20, if we neglect friction, is only half a ton. However, to raise one
meter block, however it must travel 20 meters.
Thus we see that, as happened with the levers, you need a big shift in power for a little of the
resistance of the formula is: "what is gained in effort is wasted in travel."
Modern technology saves space on the spiral ramps arrollándolas.
A heavy block can elvarse slightly dropping to one below the wedge.
A wedge is two inclined planes coupled. But in this case, instead of displacing a weight by the
plane is the plane which is pushed along the weight in order to move it. The advance of a wedge
in a crack, for example, produces a large force. An ax or a hatchet operate on the same
principle.
The threads of a screw equivalent to an inclined plane wound around a cylinder.
This provision is called the helix angle.
PERFORMANCE PULLEYS
In a pulley, the wheel is in combination with a rope, a chain or belt. A gear, the edge of the
wheel has teeth or a spiral thread with another gear endentarlo similarly highlighted.
Pulleys and gears can be used to transmit a rotational movement between two or more trees or
axes. If these are close like a watch or a car engine, gears are often used, if they are far,
commonly used pulleys.
The gears are also used to change to 90 ° the direction of rotation of a tree. Wheels of different
diameters, either gears or pulleys for changing the speed of rotation.
A circulating belt transmits motion between a pulley on the shaft of a motor and one in the shaft
of a machine, eg a lathe. Giving the motor pulley or a different diameter driving shaft from the
pulley of the machine. Cranes and other gift gear routine application of the pulleys on them, the
movement is often transmitted for development mechanic. The force applied by the operator, is
amplified by an arrangement of two or more pulleys, which can raise large weights.
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10. And his geometry was studied by the year -200 for the Greek mathematician Apollonius of
Perga. Archimedes invented a device to plow bolts, and his famous machine to pump water is
based on the screw.
The distance between the threads of a screw thread pitch call and indicates the corresponding
inclination of the inclined plane.
In a complete turn of a screw advances a distance equal to its passage.
The length of the lever which rotates the screw divided by the step, gives the mechanical
development.
Current Applications
Crowbar
The pry bar is a heavy steel bar, of approximately 1.50 m. in length. One end has a square
section with wedge-shaped tip. The rest of the bar is round and forms the handle.
The bar is used as a lever to move heavy objects over short distances is also used to loosen
and break levees hard earth formations in excavations. It is a robust tool designed for heavy use
and hard.
The hammers are tools in general to strike and are governed by physical principles such as
combined torque and the force of gravity
KEYS
A key is a basic tool that is used to exert a torque on bolt heads, nuts and bolts. The special
keys designed to make these works are, in most
cases, variations of the basic keys described below.
Best keys are made of chrome vanadium steel. The keys of this material are lightweight and
virtually unbreakable. However, as the material is expensive, common keys are made of wrought
carbon steel or molybdenum steel. These materials produce good keys, but generally must be
done with more weight and volume to achieve the same degree of resistance.
The size of a key to be used in any bolt heads or nuts is determined by the size of the opening
between the jaws of the wrench. The opening of a key is made slightly larger than the screw
head or nut to which should be adjusted.
Hex nuts (six sides and the corresponding heads of screws, are measured between the opposite
faces. A wrench designed to fit a nut or screw 9 mm. (3/8'', has a clear from 5 to 8 mils.
This course allows the wrench to slip to attach or remove the head or nut, with minimal "effort."
If the key is too large will produce the redondamiento of the edges of the nut or bolt head,
destroying
SCREWS AND JAW
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11. The screws used for securing work material when this is going to be brushed, acerrado,
punched, formed, shaped, or riveting and also for bonding wood. The jaws are used to fasten to
fasten the work because of their shape and size can not satisfactorily be attached to a screw, or
when there is not a vise. The jaws are generally used for light work.
AX
The ax is used to bring down or prune trees and shrubs to cut lumber and wood to crack.
The axes are used by firefighters and damage control groups to reach compartments or
buildings during a disaster.
In the use of the ax, the weight should be evenly distributed on both legs, knees and feet firm
open to a comfortable distance.
The body must be relaxed and free to swing and bend at the hips
INTRODUCCIÓN
El Hombre desde sus inicios (entendiendo como Hombre a un ser con capacidad racional), ha
tratado de dominar las fuerzas de la naturaleza. Para ello, ha debido aprender a construir y
utilizar artefactos ajenos a él.
Por citar algunos ejemplos: en la lucha entre pueblos prehistóricos, ya las armas rústicas eran
comunes, según afirman investigaciones recientes; compuestas fundamentalmente por piedras
y huesos.
Luego los primeros esfuerzos de construcción de diques de tierra y zanjas de irrigación, usados
para la agricultura, exigieron la utilización de herramientas, tales como los arados, y azadones .
Hasta que la construcción de caminos no llegó a ser un arte de gran desarrollo, durante la era
del imperio Romano no se reconoció verdaderamente el valor de la buena utilización de nuevas
máquinas y técnicas.
Los caminos de Roma, que todavía se usan fueron construidos con atención esmerada a las
condiciones de subsuelo y con una base de grava y arcilla bien apisonada.
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12. Así, quien halla de trabajar diariamente con máquinas herramienta, habrá de plantearse
cuestiones continuamente y de resolver problemas relativos a la herramienta, a la máquina o al
trabajo.
Las máquinas herramienta modernas, exigen para su racional utilización en la explotación un
manejo seguro y profundos conocimientos técnicos. Una preparación por buena que sea no es
suficiente.
I. MÁQUINAS
Una máquina es cualquier artefacto capaz de aprovechar, dirigir o regular una forma de energía
para aumentar la velocidad de producción de trabajo o para transformarla en otra forma
energética.
Las máquinas son dispositivos usados para cambiar la magnitud y dirección de aplicación de
una fuerza.
La utilidad de una máquina simple (palanca, cable, plano inclinado, rueda) es que permite
desplegar una fuerza mayor que la que una persona podría aplicar solamente con sus
músculos, o aplicarla de forma más eficaz.
La relación entre la fuerza aplicada y la resistencia ofrecida por la carga contra la que actúa la
fuerza se denomina ventaja teórica de la máquina.
Debido a que todas las máquinas deben superar algún tipo de rozamiento cuando realizan su
trabajo, la ventaja real de la máquina siempre es menor que la ventaja teórica.
Combinando máquinas simples se construyen máquinas complejas. Con estas máquinas
complejas, a su vez, se construye todo tipo de máquinas utilizadas en la ingeniería, arquitectura
y construcción, y todo ámbito de nuestras vidas. Las máquinas también han posibilitado al
hombre, el control de las fuerzas del viento, de los combustibles y del agua. Sin máquinas, el
hombre viviría aún en estado primitivo y no habría podido alcanzar ninguna forma de progreso.
1-Máquinas Simple.
- Son aparatos destinados a equilibrar unas fuerzas con otras y trasladar el punto de aplicación
de unas aplicando ligeramente la intensidad de otras. En toda máquina simple se distinguen
dos fuerzas:
(Q) Resistencia, que es la aplicada al cuerpo que se quiere mover
(F) Potencia, que representa la fuerza que debe actuar a fin de equilibrar la resistencia del
cuerpo y desplazar su punto de aplicación.
Se puede medir el trabajo de las máquinas calculando el producto de la fuerza por la distancia
recorrida, en su misma dirección. Por ejemplo, si una persona levanta una caja que pesa diez
kilogramos a una altura de un metro y medio, ha hecho diez kilogramos por un metro y medio, o
sea quince kilográmetros de trabajo.
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13. Hoy en día existen máquinas de todas clases y tamaños, pero no importa cuán complejas
puedan parecer, todas ellas son una combinación de vanas máquinas simples o modificaciones
de una máquina simple.
Por máquina simple se entiende una máquina que se mueve por una sola fuerza.
Hay seis máquinas simples: la palanca, el torno, la polea, el plano inclinado, el tornillo y la cuña.
A)Palanca.
- Es una barra rígida que puede girar libremente alrededor de un punto de apoyo o de un eje,
por la acción de dos fuerzas, la resistencia y la potencia y que se usa para mover cargas pesa-
das.
Arquímedes, descubrió la ley de la palanca y dijo “Dadme una palanca y un punto de apoyo y
moveré el mundo”.
La barra rota alrededor de un punto fijo llamado punto de apoyo o fulcro. El punto de aplicación
de la resistencia es el lugar donde se ubica la carga a mover. El punto donde se aplica la fuerza
para mover la carga es el punto de aplicación de la potencia. Cuanto más cerca de la carga
esté el fulcro, menor fuerza se realiza para mover la carga.
La fuerza rotatoria es directamente proporcional a la distancia entre el fulcro y la fuerza
aplicada. Por ejemplo, una masa de 1 Kg que está a 2 m del fulcro equivale a una masa de 2
Kg a una distancia de 1 m del fulcro.
Los elementos de una palanca son:
a) Punto de apoyo (O).
b) Resistencia (Q) = Fuerza que se quiere vencer.
c) Potencia (F) = Fuerza que se aplica.
d) Brazo de resistencia (bQ) = distancia desde el punto de apoyo a la recta de acción de la
resistencia.
e) Brazo de potencia (bF) = distancia desde el punto de apoyo a la recta de acción de la
potencia.
El momento de la resistencia tiende a producir una rotación de la barra en sentido contrario a
las agujas de un reloj, mientras que el momento de la potencia trata de efectuar la rotación en el
mismo sentido que dichas agujas.
En consecuencia: Mq= Q·bQ y Mf= -F·bF
Géneros de palanca
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14. Palanca de primer género:
Una palanca es de primer género cuando el punto de apoyo está ubicado entre la resistencia y
la potencia.
Palanca de segundo género:
Una palanca es de segundo género cuando la resistencia se halla entre el punto de apoyo y la
potencia.
Como en las palancas de segundo género el brazo de potencia es siempre mayor que el brazo
de resistencia, en todas ellas se gana fuerza.
Palanca de tercer género:
Cuando la potencia se encuentra entre el punto de apoyo y la resistencia, la palanca es de
Palanca de tercer género.
En este género 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.
B) Torno.
- Formada por dos ruedas o cilindros concéntricos de distinto tamaño y que suele transmitir la
fuerza a la carga por medio de una cuerda arrollada alrededor del cilindro mayor; en la mayoría
de las aplicaciones la rueda más pequeña es el eje. El torno combina los efectos de la polea y
la palanca al permitir que la fuerza aplicada sobre la cuerda o cable cambie de dirección y
aumente o disminuya.
Un torno puede emplearse para levantar un objeto pesado, como el cubo de un pozo. A veces,
el torno es simplemente un eje con una manivela. La rueda exterior o la manivela son
concéntricos con la rueda interior o el eje. Una fuerza relativamente pequeña aplicada a la
rueda grande puede levantar una carga pesada colgada de la rueda pequeña. Por tanto, el
torno actúa como una palanca de primera clase donde el eje constituye el punto de apoyo y los
radios de ambas ruedas los respectivos brazos de palanca. El principio de la palanca afirma que
FR = fr, donde F y f son las fuerzas aplicadas, y R y r los respectivos brazos de palanca. Por
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15. ejemplo, si el radio de la manivela es 10 veces mayor que el del eje, la fuerza ejercida sobre la
carga es 10 veces mayor que la aplicada a la manivela.
Se compone de un cilindro de radio r, con una cuerda que arrastra una resistencia R, y un
manubrio de longitud m, en donde se aplica la fuerza F.
Por la ley de la palanca, en el equilibrio:
F/R=r/m
C) Tornillo.
- Dispositivo mecánico de fijación, por lo general metálico, formado esencialmente por un plano
inclinado enroscado alrededor de un cilindro o cono. Las crestas formadas por el plano
enroscado se denominan filetes, y según el empleo que se les vaya a dar pueden tener una
sección transversal cuadrada, triangular o redondeada. La distancia entre dos puntos
correspondientes situados en filetes adyacentes se denomina paso. Si los filetes de la rosca
están en la parte exterior de un cilindro, se denomina rosca macho o tornillo, mientras que si
está en el hueco cilíndrico de una pieza se denomina rosca hembra o tuerca. Los tornillos y
tuercas empleados en máquinas utilizan roscas cilíndricas de diámetro constante, pero los
tornillos para madera y las roscas de tuberías tienen forma cónica.
El empleo del tornillo como mecanismo simple (en ese caso también se denomina husillo o
tornillo sin fin) aprovecha la ganancia mecánica del plano inclinado. Esta ganancia aumenta por
la palanca que se suele ejercer al girar el cilindro, pero disminuye debido a las elevadas
pérdidas por rozamiento de los sistemas de tornillo. Sin embargo, las fuerzas de rozamiento
hacen que los tornillos sean dispositivos de fijación eficaces.
D) Polea.
- Dispositivo mecánico de tracción o elevación, formado por una rueda o roldana montada en un
eje, con una cuerda que rodea la circunferencia de la rueda. Tanto la polea como la rueda y el
eje pueden considerarse máquinas simples que constituyen casos especiales de la palanca.
Una polea fija no proporciona ninguna ventaja mecánica, es decir, ninguna ganancia en la
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16. transmisión de la fuerza: sólo cambia la dirección o el sentido de la fuerza aplicada a través de
la cuerda, mientras una polea móvil disminuye la mitad del peso del cuerpo.
a.- Polea fija
Aplicando momentos respecto a O, tenemos:
F1r=F2rsiendo r el radio de la polea, con lo que simplificamos: F1=F2
"La fuerza motriz y la resistencia son iguales, así como el camino recorrido por ambas"
b.- polea móvil
Va casi siempre acompañada de una polea fija, pero ésta no cuenta por no alterar la fuerza.
Aplicando la ley de la palanca:
F*OC=R*OA
Por semejanza de triángulos:
OA/OC=OD/OB Luego F/R=OD/OB
Que se enuncia "Fuerza es a resistencia como radio de la polea es a cuerda abrazada por el
cordón"
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17. E) Plano Inclinado.
- Es todo plano que forma con la horizontal un ángulo menor a los 90º. Mediante el plano
inclinado se elevan a la altura deseada objetos que no podrían izarse directamente sin emplear
fuerzas muy superiores.
La resistencia R es el peso del cuerpo, que recorre en su dirección el camino BC (altura del
plano inclinado), mientras el camino de la fuerza F es a el largo AB del plano.
La resistencia R se descompone en dos fuerzas: una normal al plano N, que se destruye contra
él, y otra F´ paralela, que se equilibra con la fuerza motriz igual y opuesta. Por semejanza de
triángulos: F´/R=BC/AB
2-Máquinas compuestas:
Estas resultan del acoplamiento de varias máquinas simples; de modo que la potencia de cada
una de las intermedias viene a ser la resistencia de la anterior, a partir de una primera máquina
sobre la cual actúa la verdadera potencia, y hasta llegar a la última, que debe vencer a la
resistencia final.
Sistema de palancas.
- Sean AOB, A'B'O', y A''O''B'' tres palancas; P la potencia aplicada en A, y R la resistencia
aplicada en B'': La palanca AOB está unida a la A'B'O' Mediante la barra A'B y la O'A'B' unida a
la O''A''B'' por medio de la barra A''B'.
Las condiciones de equilibrio en cada palanca son: representando por P' y P'' las fuerzas en B y
B':
De donde:
Luego:
En un sistema de palancas la potencia y la resistencia están en razón inversa de los productos
de sus respectivos brazos de palanca.
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18. Sistema de poleas.
- La aplicación de poleas móviles con otras fijas puede hacerse de varias formas. Sea P la
potencia que actúa en el extremo del cordón libre, y R la resistencia aplicada en el gancho de la
armadura de las poleas móviles; representando por p el desplazamiento de la potencia y por r el
correspondiente a la resistencia, se tendrá:
P * p = R *r ;
P y r guardan la siguiente relación: p/r =n, siendo n el número de cordones que sujetan la
armadura móvil; por lo tanto:
P * r·n = R * r ;
Luego, en los sistemas de poleas móviles y fijas, la potencia y la resistencia se hallan en razón
inversa del número de cordones.
II- RENDIMIENTO DE LAS MÁQUINAS SIMPLES
Aún en las máquinas simples el principio de la conservación del trabajo está aplicado solo en
teoría. La experiencia demuestra que en la práctica el trabajo útil producido por la máquina es
siempre inferior al trabajo motor suministrado para accionarla, a causa de las fricciones que se
originan en los órganos de transmisión.
El trabajo motor es siempre igual a la suma del trabajo útil más las fricciones. De donde se
deriva la noción del rendimiento que se determina por el cociente:
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19. trabajo útil.
Trabajo motor
Este rendimiento resulta menor que la unidad y es del orden de 0.7 en las máquinas
estudiadas.
La eficacia de funcionamiento de una máquina se obtiene del cociente entre la energía
generada (la salida) y la cantidad de energía empleada (la entrada). La eficacia, que se expresa
en tanto por ciento, siempre inferior al 100 por ciento.
III- OTROS DISPOSITIVOS: LA RUEDA, EL NIVEL, MOLINOS Y
LA PRENSA HIDRÁULICA.
A continuación se expondrá brevemente algo acerca de estas máquinas compuestas, que han
sido trascendentes durante la historia del hombre, para su desarrollo.
Breve reseña histórica sobre la rueda.
Según los historiadores, el hombre inventó la rueda hacia el año 4000, cuando dio su primer
paso hacia la conquista de la naturaleza. De acuerdo con J. K. Bridges, historiador, el
descubrimiento del fuego, da fuerza, protege y estimula al hombre. Llevando una forma de vida
nómada, en libertad, podía desplazarse cada vez más; sin embargo, su radio de
desplazamiento era limitado. Nace el trineo. Esto fue, posiblemente, nueve mil años Antes de
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20. Cristo. Era un trineo constituido por una plataforma construida con trozos de madera atados y
arrastrados por caballos.
La invención de la rueda se pierde en el tiempo. La primera rueda que conocemos es la de Ur,
ciudad de la civilización Mesopotámica, siendo un disco de arcilla perforado en el centro. Junto
a la circunferencia central tiene múltiples perforaciones de tamaño reducido; se trata
de un objeto modesto construido hacia el año 3250 A. C. Después del año 2000 A. C., el trineo
primitivo fue evolucionando y siempre en Mesopotamia.
Aparecieron los primeros carros de dos o cuatro ruedas y con el arcón (capacete o cabina)
montado sobre los bordes. Las ruedas más antiguas de que se tiene información estaban
constituidas por tres círculos. El hombre le debe gran parte de su desarrollo a la rueda.
Nivel, Establecimiento de la horizontal
Un “nivel”, se define como un instrumento básico, destinado a averiguar las diferencias de
alturas entre dos puntos determinados.
Para distancias cortas, existiendo conexión directa, lo más sencillo es utilizar un nivel de
burbuja, a ser posible con una longitud entre 76 y 100 cm. Hay versiones más largas en el
mercado. Para determinar puntos do la misma altura a larga distancia, así como para definir un
plano horizontal de seccionamiento en el interior del edificio, es conveniente utilizar un nivel de
agua y/o un nivel automático.
El nivel do agua funciona según el principio de los vasos comunicantes, por el cual en un
sistema cerrado el nivel do agua tiene en todos los puntos la misma altura, es decir que define
una horizontal. Los componentes de un nivel de agua se pueden adquirir en su totalidad en una
tienda de utensilios de laboratorio: de 10 a 30 m de tubo transparente de PVC. diámetro unos
10 mm, dos grifos de medida adecuada con los que se pueden tapar los extremos del tubo al
transportarlo y mientras no so utiliza el nivel: agua destilada para el llenado Los apliques que se
ofrecen en el mercado con grifo y escala carecen de sentido, pues el nivel del agua se
estabiliza necesariamente a una altura si se utiliza correctamente. El coloreado del contenido de
agua, recomendado ocasionalmente, no es aconsejable, pues el colorante se precipita en corto
plazo sobre las caras interiores del tubo y hace imposible la lectura. Algo parecido ocurre si se
utiliza agua corriente de cañería, cuyos sedimentos se asientan poco a poco. El nivel de agua
debe permanecer siempre lleno para evitar suciedades. Al utilizar el nivel de agua hay que
comprobar siempre que no existan en el tubo burbujas de aire, que durante el transporte casi
siempre se reparten por el agua; esto conduce inexorablemente a cometer errores. El primer
paso al utilizar el nivel de agua ha de ser en consecuencia el purgado del aire.
*Según el principio de los vasos comunicantes, el nivel del agua es siempre idéntico en ambos
extremos del tubo, a no ser que burbujas de aire perturben el equilibrio del tubo. De este modo
se pueden transferir alturas incluso en edificios tortuosos y doblando esquinas.
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21. a) Molinos
En general, están conformados por:
Las Aspas, el eje, transmisor o generador de movimiento.
El fluido pasa sobre la parte superior del aspa más rápido que sobre la parte inferior. La
velocidad más alta sobre el aspa provoca un ascenso o tirón hacia arriba que la hace girar
sobre el eje que conecta al generador o transmisor de movimiento. Este principio es el que
mantiene las aves y aeroplanos en vuelo, en el caso de los molinos de viento.
En molinos eólicos o de viento, para generar electricidad:
El movimiento rotacional se transfiere directamente a través del eje al generador, de esta forma
se induce una corriente eléctrica.
Torre de soporte: Es una estructura en la cual van montadas las aspas y generador de
electricidad.
Cables de tensión: Son cables que sirven de soporte para sostener la torre y no sea derribada
por el viento.
b) En molinos de agua, para generar movimientos en general:
El "Rodendu" es la rueda que propulsa el molino. Generalmente está hecha de madera y tiene
unas aspas que hacen que gire cuando el agua impacta en ellas.
La "Quebrada" es el sitio donde se desvía el agua para que pueda entrar al molino y golpear al
"rodendu" para mover las "muelas". Para poner en marcha el molino, a parte de desviar el agua,
hay que tirar de la “paradoria”, que es el sistema que conecta el movimiento del molino con las
muelas.
*Esquema de las aspas recibiendo el impacto del agua, para generar movimiento.
c) Prensa hidráulica
Es un aparato que, basado en el Principio de Pascal se utiliza para ahorrar fuerza.
Está formado por dos recipientes cilíndricos unidos por su parte inferior. En su interior se coloca
un líquido que toma el mismo nivel en ambos recipientes.
Sobre la superficie libre del líquido se colocan sendos émbolos. Si S1 es la superficie del
émbolo mayor, S2 la superficie del émbolo menor, F1 la fuerza que se hace sobre el émbolo
mayor y F2 la fuerza que se hace sobre el émbolo menor, se cumple:
F1 / S1 = F2 / S2
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22. PRINCIPIO DE PASCAL
En todo líquido en reposo, la presión se transmite con el mismo valor a todos los puntos del
líquido.
En este principio se basa el funcionamiento de todos los mecanismos hidráulicos que nos
permiten ahorrar fuerza, como por ejemplo: frenos hidráulicos, martillos hidráulicos y
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23. III: FUENTES DE INFORMACIÓN ELECTRÓNICAS
http://iegonzalo-fisica11mariaavila.blogspot.com/2009/04/maquinas-
simples.html
http://www.abcpedia.com/construccion/maquinas/simples.html
http://www.escolares.com.ar/ciencias-naturales/fisica-maquinas-simples.html
http://es.shvoong.com/exact-sciences/physics/1920050-f%C3%ADsica-
maquinas-simples/
http://cienciasnaturales-fisica.blogspot.com/2007/03/fsica-ii-mquinas-
simples.html
IV: ANEXOS
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