Tema 1 MAQUINAS SIMPLES Las máquinas simples son instrumentos o aparatos que aprovechan una fuerza para realizar un trabajo. Fuerza: es toda acción capaz de hacer cambiar el estado de movimiento o de reposo de un objeto o de producir deformación en él. Una fuerza puede: Mover un objeto que estaba en reposo. Detener un objeto que se encuentra en movimiento. Cambiar la forma a un objeto. Por ej. : la plastilina. Elementos de una fuerza Módulo o magnitud: cantidad de fuerza que se aplica. Dirección: es la orientación de la fuerza, puede ser vertical, horizontal, norte, sur, este u oeste. Sentido: es hacia donde se dirige la fuerza, hacia arriba, abajo, derecha o izquierda. Punto de Aplicación: es el punto donde se aplica la fuerza. Unidades de Fuerza F= m . a Sistema Internacional: Newton (N) 1Kg m/s2 Dinas (D) 1g cm/s2 El Peso de un cuerpo en la tierra es la fuerza con que el planeta atrae al cuerpo hacia su centro. Un objeto suspendido a cualquier altura cae si lo dejamos libre, hay una fuerza que actúa sobre él. g = 9.8 m/ s2 P = m. g Clases de Fuerzas Según el modo como ejercen las fuerzas, se pueden definir dos tipos: A distancia: el cuerpo que ejerce la fuerza no está en contacto directo con el cuerpo que lo recibe. Ejemplo: la fuerza con que el imán atrae una tuerca o pedazo de metal, la aceleración de gravedad. De contacto: el cuerpo que ejerce la fuerza está en contacto directo con el cuerpo que la recibe. Trabajo: es el desplazamiento o cambio producido por una fuerza o serie de fuerzas en el espacio. Es decir, cuando una fuerza mueve, detiene o deforma un objeto se dice que se realizó un trabajo. Si dicha fuerza no produce cambios en el objeto entonces no se habrá realizado ningún trabajo. ToW=Fxd Por lo tanto la función básica de una máquina es simplemente la de ejercer sobre un cuerpo una fuerza que ya se aplica Las máquinas facilitan el trabajo diario al permitir hacer una labor en menos tiempo y con menos esfuerzo. Clases de Máquinas Simples: Son máquinas que poseen un punto de apoyo. Los ejemplos son la palanca, la polea, el plano inclinado, el torno, la tuerca, etc. Compuestas: Son máquinas que están formadas por dos o más máquinas simples. Por ejemplo: bicicleta, grúa, motor, etc. Elementos de una Máquina Simple 1. Palanca Es la máquina más sencilla. Consiste en una barra rígida apoyada en un objeto que permite el balanceo. Sirven para levantar o desplazar objetos. En toda máquina simple se pueden distinguir tres elementos: Fuerza Motriz o Potencia: es la fuerza que se aplica para hacer funcionar una máquina. constituye la distancia entre el punto de apoyo y la fuerza aplicada. Punto de Apoyo: es el punto donde se apoyan el brazo de Potencia (P) y el Brazo de Resistencia (R). Brazo de Resistencia: es la distancia entre el punto de apoyo y el objeto de levantar o resistencia. P . Bp = R. Br Tipos de Palanca Se clasifican según la posición de la Potencia y B de resistencia, respecto al punto de apoyo. De primer género: el punto de apoyo está colocado entre la fuerza aplicada y la resistencia. Ejemplos: tijera, alicate, tenazas y la balanza En estas palancas el esfuerzo es menor a medida que el brazo de resistencia es más corto que el brazo de potencia. De segundo género: el peso del cuerpo o resistencia está ubicado entre el punto de apoyo y el punto de aplicación de la fuerza externa o potencia. Ejemplos: pie, cascanueces, guillotina, carretilla, destapadores, brazo, etc. De tercer género: la fuerza aplicada está entre el punto de apoyo y la resistencia. Ejemplos: pinzas de cejas, pinzas para hielo, bate. 2. Polea Formada por un disco acanalado por la que se hace pasar un disco, cable, cadena o mecate que gira alrededor de un eje central fijo y está sostenida por un porte llamado armadura. Se pueden considerar varios tipos de poleas: Poleas fijas: el punto de apoyo está en el eje y este no cambia de posición. La fuerza motriz P es igual a la fuerza de resistencia R. Palanca de 1er género. Ejemplos: para sacar agua de los pozos, subir materiales de obras Permite realizar el trabajo de forma más cómoda Poleas móviles: el punto de apoyo está en la cuerda y no en el eje. Pueden presentarse movimientos de rotación y traslación. Uno de los extremos de la cuerda está sujeto a un soporte y el otro libre. Palanca de 2do género. Reducen de manera importante la potencia necesaria para levantar un objeto. P es la mitad de R. Polipastos: Combinación de poleas fijas y móviles. Utilizadas en construcción, para levantar cargas pesadas, etc. 3. Torno Compuesto por un cilindro atravesado por una barra fija que gira sobre un eje fijo, que representa el apoyo y en cuyo extremo se aplica la potencia. Sobre el cilindro se enrolla o desenrolla una cuerda que sostiene la resistencia. Un torno posee varios elementos: cilindro manivela cuerda resistencia El torno multiplica la fuerza aplicada, es decir, con una fuerza motriz P pequeña se pueden vencer las fuerzas de resistencia muy grandes. Ejemplo: para sacar agua de pozos, subir materiales de construcción, levantar anclas. 4. Plano Inclinado Consiste en una superficie plana que forma un ángulo con la base. Se utiliza para trasladar objetos pesados donde existe una diferencia de nivel, ya sea deslizándolos o haciéndolos rodar. P. l = R . h 5. Tornillo Consta de dos partes: el Tornillo (pieza cilíndrica ranurada espiralmente) y la tuerca (con un orifico central), donde encaja el tornillo. Ejemplos: sacacorchos, tornillo/madera. 6. Cuña Es un plano inclinado que tiene forma de triangular de base cuadrada, que se utiliza para dividir cuerpos en dos con un mínimo de resistencia. En la medida que la cuña sea más angosta es más efectiva. Ejemplos: hachas, espátulas, cuchillos. 7. Engranajes Son piezas generalmente cilíndricas provistas de dientesque encajan entre si, que transmiten movimientos de un eje a otro. al mover un engranaje se mueven todos los demás. ejemplos: cajas de cambio, relojes Los brazos las piernas, los dedos, el torso y otras estructuras del cuerpo humano pueden funcionar como máquinas simples. Las máquinas transforman la energía por ejemplos las tijeras utilizan la energía de los músculos del brazo y de la mano para realizar un corte y una licuadora transforma en movimiento la energía eléctrica que recibe.