Las máquinas: son aparatos que utilizan una fuerza para
realizar un trabajo.
- Las máquinas ejercen sobre un cuerpo una
fuerza distinta, generalmente mayor a la fuerza que ya se le implica
(resistencia).
Clases de máquinas:
1. Máquinas simples: tienen solamente un punto de apoyo, como
la palanca, la polea y el torno.
2. Máquinas compuestas: formadas por dos o más máquinas simples,
por lo que tienen varios puntos de apoyo, como la bicicleta o la grúa.
Tipos de máquinas:
1. Palanca: es una máquina simple básica, formada por una barra fija que
se apoya en un punto sobre el cual puede moverse. Sirven para elevar,
desplazar, impulsar o romper objetos.
Ejemplo
de palancas: tijeras, pinzas, uso de extremidades,
Componentes de la palanca:
a. Resistencia (Fr): es la fuerza que vencemos, ejercida sobre
la palanca por el cuerpo a mover.
b. Potencia (Fp): es la fuerza que aplicamos voluntariamente
con el fin de obtener un resultado; ya sea manualmente o por medio de motores u
otros mecanismos.
c. Punto de apoyo (A): Lugar fijo sobre el que descansa una
palanca para que se pueda transmitir la fuerza que se ejerce sobre ella.
d. Brazo de resistencia (Br): segmento de la barra entre el punto de
apoyo y el punto donde se aplica resistencia.
e. Brazo de potencia (Bp): segmento de la barra entre el punto de
apoyo y el punto donde se aplica la fuerza de potencia.
Ley de equilibrio de la palanca:
Una palanca de cualquier clase está en
equilibrio cuando la relación entre la potencia y su Bp (brazo de potencia) es
igual a la relación entre su resistencia y su Br (brazo de resistencia).
Fórmula:
P x Bp
= R x Br
Clases de palancas:
a. De primer género: son las que tienen el punto de apoyo entre
la potencia y la resistencia. Ejemplo: alicates, tenazas, balanzas y tijeras.
b. De segundo género: el punto de apoyo se ubica en un extremo,
la resistencia en el centro y la potencia en el otro extremo. Ejemplo: cascanueces, carretilla, guillotinas.
c. Tercer género: el punto de apoyo se ubica en un extremo,
la potencia en el centro y la resistencia en otro extremo. Ejemplo: pinzas.
2. Polea fija: consta de un disco con el borde acanalado,
por que pasa una cuerda que lo hace girar alrededor del eje central fijo. El eje
se sostiene con un soporte fijo a una superficie inmóvil.
o
Su equilibrio
se calcula así: La fuerza externa es
igual a resistencia: Fex = R
-
Elementos
en la polea fija: punto de
apoyo en el eje, potencia es igual a la resistencia porque la fuerza que se
aplica no se reduce, sino que cambia el sentido en el que actúa la fuerza.
3.
Polea
Móvil: consta de una polea
fija que se conecta por una cuerda a otra polea invertida (pieza móvil). En esta
polea uno de los extremo de la cuerda está sujeto a un soporte y en el otro
extremo se ejerce la fuerza motriz.
o
Su equilibrio
se calcula así: la fuerza externa es
igual a la resistencia entre 2: Fex = R_
2
4.
Polipasto: es una máquina compuesta. Formado por una
polea fija sujeta a una estructura y una o más poleas móviles acopladas a la
polea fija mediante una cuerda.
o Su equilibrio se calcula así: Fex = _ R__
2 n - 1
5.
La cuña: compuesta por la combinación de dos planos
inclinados. Sirve para cortar objetos. Ejemplo: cuchillos y hachas.
6.
Plano
inclinado: superficie
plana que forma un ángulo con respecto al plano horizontal. Es una máquina
simple que se usa para deslizar o hacer rodar objetos.
7.
Tornillo: objeto puntiagudo de superficie espiralada
en forma de rosca o canal continuo, que se puede introducir con facilidad en
madera, concreto o metales.
8.
Torno: formado por un cilindro horizontal que
gira sobre su eje gracias a una manivela. El cilindro se apoya en los extremos
sobre dos soportes y al aplicar fuerza se enrolla la cuerda que sostiene el
objeto.
o
Su equilibrio
se calcula así: Fex = _r_
R b
Fuerza: es toda acción capaz de hacer cambiar el estado de
movimiento, de reposo o producir deformaciones en un objeto.
Tipos
de fuerza:
1. Por contacto: el cuerpo que ejerce la fuerza está en
contacto directo con el que la recibe.
Ejemplo: la presión que ejerce una persona sobre el
teclado de la computadora o el celular. También al levantar un objeto.
2.
Por
distancia: el cuerpo que
ejerce la fuerza no está en contacto directo con el cuerpo que la recibe.
Ejemplo: un imán que atrae una tuerca, ejerce una fuerza a distancia
porque la atrae sin tocarla. Al igual que la fuerza de gravedad de la tierra.
Problemas de la ley de la
palanca:
1. Si se aplica una potencia teniendo una
distancia al brazo de potencia de 3 m, una resistencia de 300 kg y un brazo de resistencia
de 1 m. ¿Cuál será la potencia?
Datos: Operación:
P
= ? P x
Bp = R
x Br
R
= 300 Kg P = R x Br
Br=
1 m
Bp
Bp
= 3 m P = 300 kg
x 1 m
3 m
P = 100 Kg
2. Se tiene una palanca de 4m de largo en la que
hay una carga de 20kg, que está a 2,7m del eje. ¿Cuál será el valor de la
fuerza motora (potencia) si esta fuerza se encuentra a 1.3 m del eje?.
Datos: Operación:
P
= ? P x
Bp = R
x Br
R
= 20 Kg P = R x Br
Br=
2,7 m Bp
Bp
= 1,3 m P = 20
kg x
2,7 m
1,3 m
P = 41,53 Kg
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