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INDICE
1 - INTRODUCCION Y CONCEPTOS BÁSICOS
2 - DESARROLLO DE MAQUINAS SIMPLES
3 - GUÍA DE ESTUDIO
4 - PROBLEMAS NIVEL 1
5 - PROBLEMAS NIVEL 2
6 - COMENTARIO FINAL
MAQUINASMAQUINAS
Son dispositivos inventados por el hombre para
ayudarnos en el trabajo. Hoy en día, la mayoría de las máquinas tienen un motor.
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Las máquinas simples fueron inventadas
por el hombre hace ya muchos años.
POLEAS CUÑA
PALANCA
RUEDA
PLANO INCLINADO
BIELA
MANIVELA
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MOMENTO DE UNA FUERZAMOMENTO DE UNA FUERZA
El momento de una fuerza se calcula como el producto entre la fuerza aplicada sobre un cuerpo y la distancia que va desde un punto "O" (por el cuál el cuerpo giraría) hasta el punto dónde se aplica la fuerza.
Fórmula:
M = F . d
F = Módulo del vector fuerzad = Distancia
Tiene signo (+) cuando la fuerza tiende a girar en el sentido contrario a las agujas del reloj. (sentido antihorario) (Como en el ejemplo)
Tiene signo (-) cuando la fuerza tiende a girar en el sentido de las agujas del reloj (sentido horario).
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Elementos de una máquina simple:
• Fuerza Potente.
• Fuerza Resistente.
• Punto de apoyo.
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ALGUNAS MAQUINAS SIMPLES SON:
• PALANCAS
• POLEAS
• APAREJOS
• PLANO INCLINADO
• TORNO
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PALANCA
Es una barra rígida que puede girar alrededor de un eje fijo. Ese eje indica la posición de punto de apoyo.
La fuerza potente y la fuerza resistente se ejercen en puntos de la barra. La distancia de cada uno de esos puntos al punto de apoyo se llaman brazo de potencia y brazo de resistencia respectivamente. La condición de equilibrio es: “la suma de momentos es igual a cero, entonces:
P . bp = R . br
La palanca permite mover objetosLa palanca permite mover objetos
pesados haciendo menos fuerza.pesados haciendo menos fuerza.
Hay de tres tipos:Primer Género o Grado
Segundo Género o Grado
Tercer Género o Grado
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PALANCA DE 1º GÉNERO
El punto de apoyo se encuentra entre la Fuerza Potente y la
Fuerza Resistente
EJEMPLOSBalanza romana
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BALANZA ROMANABALANZA ROMANABALANZA ROMANABALANZA ROMANA
En esta palanca permanecen fijos la fuerza potente (pesa) y el brazo de la fuerza resistente y variando la fuerza resistente (peso que se coloca en el plato) y el brazo de la potencia (variando la posición de la pesa) se logra el valor del peso leyendo sobre la barra el valor indicado.
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PALANCA DE 2º GÉNERO
La Fuerza Resistente se encuentra entre el punto
de apoyo y la Fuerza Potente.
EJEMPLOS
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PALANCA DE 3º GÉNERO
La Fuerza Potente se encuentra entre el punto
de apoyo y la Fuerza Resistente
EJEMPLOS
POLEA
La polea se trata de una rueda que puede girar alrededor de un eje que pasa por su centro. Dicha rueda posee una acanaladura o garganta a su alrededor. Por dicha garganta pasa una cuerda o cadena en cuyos extremos se aplican la fuerza potente y la fuerza resistente.
Sirve para elevar pesos a una cierta altura. Su función es cambiar la dirección de la fuerza y/o disminuir la fuerza potente.
Se usa, por ejemplo, para subir objetos a los edificios o sacar agua de los pozos.
Hay de dos tipos:
Poleas Fijas Poleas Móviles
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POLEA FIJA
FÓRMULA: P = R
La manera más sencilla de utilizar una polea es anclarla en un soporte, colgar un peso en
un extremo de la cuerda, y tirar del otro extremo para levantar el peso. A esta
configuración se le llama polea simple fija.
Una polea simple fija no produce una ventaja mecánica la fuerza que debe aplicarse es la
misma que se habría requerido para levantar el objeto sin la polea. La polea fija, sin embargo, permite aplicar la fuerza en una dirección más
conveniente.
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POLEA MÓVIL
Una forma alternativa de utilizar la polea es fijarla a la carga, fijar un extremo de la cuerda al soporte, y tirar del otro extremo para levantar a la polea y la carga. A esta configuración se le llama "polea móvil".
La polea móvil produce una ventaja mecánica: la fuerza necesaria para levantar la carga es justamente la mitad de la fuerza que habría sido requerida para levantar la carga sin la polea. Por el contrario, la longitud de la cuerda de la que debe tirarse es el doble de la distancia que se desea hacer subir a la carga.
FÓRMULA: P = R : 2
APAREJOS
Se llama aparejo a un mecanismo que se utiliza para levantar o mover una carga aplicando un esfuerzo mucho menor que el peso que hay que levantar.
Estos mecanismos se utilizan mucho en los talleres o industrias que manipulan piezas muy voluminosas y pesadas porque facilitan la manipulación, elevación y colocación de estas piezas pesadas, así como cargarlas y descargarlas de los camiones que las transportan.
Suelen estar sujetos a un brazo giratorio que hay acoplado a una máquina, o pueden ser móviles guiados por rieles colocados en los techos de las naves industriales.
Hay de dos tipos:
Aparejo Factorial
Aparejo Potencial
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APAREJO FACTORIAL
Cuando se combinan dos o más poleas móviles en una misma armadura, con igual cantidad de poleas fijas, también con una sola armadura tenemos un aparejo factorial
FÓRMULA: P = R : (2 . n)
Donde n = es el número de poleas móviles
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APAREJO POTENCIAL
FÓRMULA: P = R : 2n
Donde n = es el número de poleas móviles
Cuando se combinan dos o más poleas móviles con una polea fija tenemos un aparejo potencial.
PLANO INCLINADO
Una cuña, el pestillo del picaporte de una cerradura, una rampa, son máquinas simples del tipo del plano inclinado. En todas ellas pueden distinguirse dos superficies planas que forman un ángulo agudo.
El plano inclinado puede presentarse o expresar también:
Cuña Tornillo
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o
FORMULAS
Volver a Plano Inclinado
CUÑA
Se forma por dos planos inclinados opuestos, las conocemos comúnmente como punta, su función principal es introducirse en una superficie.
Ejemplos:
Volver a Plano Inclinado
TORNILLOPlano inclinado enrollado, su función es la misma del plano inclinado pero
utilizando un menor espacio.
Ejemplos:
Volver a Plano Inclinado
En el ejemplo vemos que el cuerpo se va a deslizar por el plano inclinado debido a la componente F1 del peso del cuerpo G.
Si queremos elevar este cuerpo mediante el plano inclinado debemos hacer una fuerza levemente superior a F1 y no la equivalente al peso del cuerpo G.
F1 se calcula mediante la expresión:
F1= G. sen
La función trigonométrica sen se puede obtener utilizando una calculadora científica.
TORNO
Un torno es un cilindro que consta de una manivela que lo hace girar, de forma que nos permite levantar pesos con menos esfuerzo.
Ejemplos: grúa, fonógrafo, pedal de bicicleta, perilla, arranque de un auto antiguo, grúa, ancla, taladro manual.
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FORMULAS
Se puede considerar como una palanca de primer grado cuyos brazos giran 360°. Con la mano giramos la manivela aplicando una fuerza F, el torno gira y la cuerda se enrolla en el cilindro a la vez que eleva la carga. Es una palanca cuyo punto de apoyo es el eje del cilindro y los brazos son la barra de la manivela y el radio del cilindro.
F · BF = R · BR
Como la longitud de la manivela es mayor que el radio del torno, la fuerza que hacemos con la manivela siempre será menor que la resistencia que levantamos.
FÓRMULA
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GUIA DE ESTUDIO1) ¿Qué es una máquina simple? ¿Cuáles son sus elementos?
2) ¿Qué es una palanca? Dibujar y escribir las fórmulas de los tres géneros de palancas.
3) Dibujar y escribir las fórmulas de las siguientes máquinas simples:
a) Polea fija.
b) Polea móvil.
c) Aparejo factorial.
c) Aparejo potencial.
d) Plano inclinado.
e) Torno.
4) Nombra cinco ejemplos de máquinas simples que conozcas.
5) Investiga sobre ARQUIMEDES y sus aportes a la FISICA.
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Problemas NIVEL 1
¿Cuánto vale X para
que la palanca esté en equilibrio?
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Problemas NIVEL 1
Calcula el valor de X para conservar el equilibrio de las palancas
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Problemas NIVEL 1
Determine si los siguientes sistemas está en equilibrio
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Problemas NIVEL 1
¿Cuánto vale P?
Un señor emplea una caña de pescar de 2 m de longitud. Qué fuerza aplica para mantener un “pescado” de 30Kg y toma la
caña a 1,2 m del apoyo.
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Problemas NIVEL 2
¿Cuánto debe pesar el cuerpo colgado de la polea móvil para que el sistema quede en equilibrio?
(Considera despreciable el peso de la polea y de la barra).
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Problemas NIVEL 2
El pintor se eleva mediante el aparejo del dibujo.
Si su peso es de 80 Kg y el conjunto silla-poleas-tarro
de pintura, etc. pesa 20 Kg.
Determina el módulo de la fuerza que debe hacer para
sostenerse.
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Problemas NIVEL 2
¿Cuál es el valor de Q para que el sistema esté en equilibrio?
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Problemas NIVEL 2
¿Cuál es el valor de P para que el sistema esté en equilibrio?
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“Denme un punto de apoyo y moveré el mundo”(Arquimedes 287 – 212 a.c.)
Es una de las máximas de la Física que sigue vigente a pesar de tanto tiempo, y que también forma parte (el principio al que hace referencia, que es la palanca) de las maquinas simples (el plano inclinado, la polea, la cuña y el tornillo).
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