mecanismos - IES El Vinalopó

IES EL VINALOPÓ
MECANISMOS
MECANISMOS
Indice
OBJETIVOS Y PLAN DE TRABAJO
36
1.- INTRODUCCIÓN.
38
2.- DEFINICIÓN DE MECANISMO.
39
3.- CLASIFICACIÓN DEMECANISMOS
40
4.- SISTEMAS DE TRANSMISIÓN LINEAL.
43
4.1.- LA PALANCA
43
4.2.- LA POLEA FIJA
46
4.3.- LA POLEA MÓVIL I EL POLIPASTO
47
5.- SISTEMAS DE TRANSMISIÓN CIRCULAR
49
5.1.- RUEDAS DE FRICCIÓN
49
5.2.- RELACIÓN DE VELOCIDADES
50
5.3.- RELACIÓN DE TRANSMISIÓN
50
5.4.- SISTEMA DE POLEAS CON CORREAS
52
5.5.- SISTEMA DE ENGRANAJES
53
5.6.- SISTEMA DE ENGRANAJES POR CADENA
54
5.7.- TORNILLO SIN FIN
55
5.8.- TRENES
57
6.- TRANSFORMACIÓN DEL MOVIMIENTO.
58
6.1.- DE CIRCULAR A RECTILINEO
58
6.2.- DE CIRCULAR A RECTILINEO ALTERNATIVO
60
ACTIVIDADES DE CONSOLIDACIÓN
64
ACTIVIDADES DE AMPLIACIÓN
75
3r ESO
35
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MECANISMOS
Objetivos

Definición de máquina, mecanismo, eje de transmisión, elemento motriz y
conducido.

Concepto de giro (sentido horario y sentido antihorario), velocidad circular.

Identificar y valorar los mecanismos trans. lineal; palancas, poleas fijas y
polipastos.

Analizar la palanca, la polea fija y el polipasto.

Comprender la diferente tipología de las palancas Diferenciar entre
multiplicador y reductor de velocidad.

Calcular las relaciones de transmisión de diferentes mecanismos.

Identificar, valorar y analizar los diferentes mecanismos de transmisión
circular.

Identificar, valorar y analizar los diferentes mecanismos de transformación
del movimiento.

Describir:
o
La estructura (empotramiento, articulación y triangulación)
o
Los mecanismos (poleas fijas , poleas con correas, engranajes
con cadenas, tornillo y tuerca, tornillo sin fin, piñón y cremallera,
biela y maneta, excéntrica y leva)
o Los efectos encadenados en un objeto o proyecto.
3r ESO
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MECANISMOS
Plan de trabajo: Actividades
ACTIVIDAD
Sesión 1
Ejercicios PALANCAS; 1, 2, 3 y 6
Sesión 2
Ejercicios MAQUINAS SIMPLES; 4 y 5
Sesión 3
TRABAJO MONOGRAFICO SOBRE ARQUÍMEDES
Sesión 4
Ejercicios RUEDAS DE FRICCIÓN; 13, 14 y 24
Sesión 5
Ejercicios POLEAS ; 7, 15 y 23
Sesión 6
Ejercicios ENGRANAJES ; 17, 8, 9, 10 y 12
Sesión 7
Ejercicios TRENES ; 11, 18, 19 y 20
Sesión 8
Ejercicios TRENES ; 21, 22, 25 y 26
Sesión 9
Ejercicios TRENES ; 27, 28, 29 y 30
Sesión 10
Ejercicios de REPASO; 31, 32, 33 y 34
Sesión 11
Ejercicios de REPASO; 35, 36, 37 y 38
Sesión 14
Ejercicios de TRANSFORMACIÓN; 16 y analisis de máquinas
Sesión 15
Evaluación
3r ESO
Fecha
entrega
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MECANISMOS
1.- Introducción.
Nuestra vida diaria esta llena de máquinas. Un coche, un
ascensor, una lavadora, etc. Normalmente una máquina tiene
capacidad de movimiento.
Las máquinas son aparatos que reducen el esfuerzo
necesario para realizar un trabajo. En casi todas las máquinas
podemos encontrar estos componentes:
 La estructura: sirve de apoyo y protección para el resto de los
componentes. Puede ser de diferentes materiales.
 Los mecanismos: transmiten y transforman las fuerzas y los
movimientos. En este tema trata sobre estos exclusivamente.
 El motor: da energía mecánica a partir de cualquier otra. Hay
diferentes tipos de motores, eléctricos, neumáticos, quimicos,
incluso el hombre puede sel el elemento motor.
 Los actuadores: transforman el movimiento en trabajo. Reciben
la energía en forma de movimiento y realizan un trabajo que nos
es útil.
 Los dispositivos de mando regulación y control: controlan el
funcionamiento de la máquina.
El movimiento en la máquina es generado por un elemento
motriz o conductor, y un elemento receptor o conducido recibe
el movimiento para hacer un trabajo útil. El primero lo genera el
componente motor. El segundo lo recibe el actuador.
3r ESO
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MECANISMOS
Habitualmente, el movimiento motriz debe de ser modificado y
adecuarlo para el elemento conducido. Por ejemplo cuando vamos
en bicicleta el elemento motriz son nuestras piernas y el elemento
conducido es la rueda de detrás. El movimiento de la pierna es
transformado por el pedal y es transmitido del pedal a la rueda
por el plato, la cadena y el piñón.
Los elementos de las máquinas encargadas de transmitir o
transformar el movimiento se denominan MECANISMOS. No
generan por ellos solos fuerza o movimiento.
Si hablamos de energía cualquier mecanismo convierte
energía mecánica en mecánica, pero cambiando algunos
parametros. Un mecanismo puede transformar o solo transmitir un
movimiento.
2.- Definición de mecanismo.
En nuestra vida diaria estamos rodeados de objetos que se
mueven o tienen capacidad de movimiento, como por ejemplo, el
sistema de engranajes con cadena de una bicicleta, la palanca de
un balancín, o la polea de un ascensor.
En todos los casos nos hacen la vida mas cómoda. Como
hemos dicho antes siempre resulta indispensable un elemento
motriz que origine el movimiento. Este se transforma y se transmite
a través de los mecanismos. Llegando a los elementos receptores.
Un mecanismo es un dispositivo que transforma o
transmite el movimiento producido por un elemento motriz
en un movimiento deseado en un receptor
La transformación de la fuerza y el movimiento produicido por
un motor se produce exclusivamente mediante los mecanismos.
Estos van acompañados de ejes de transmisión, que son piezas
cilíndricas sobre las cuales se colocan los mecanismos y facilitan su
giro.
3r ESO
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MECANISMOS
El movimiento y la fuerza pueden ser lineales o circulares. Si
son circulares, en función del sentido de giro, se les llama Horario o
Antihorario.
La velocidad en un movimiento circular se mide en r.p.m.
3.- CLASIFICACIÓN DE LOS MECANISMOS
Segun su función los mecanismos se clasifican en:
Mecanismos de transmisión:
Son aquellos que el movimiento y la fuerza varian en sentido y
magnitud pero no cambian. Osea si el movimiento motriz es circular
el movimiento conducido también es circular. Y si el movimiento
motriz es lineal, el conducido sigue siendo lineal.
Mecanismos de transformación:
Son aquellos que el movimento y la fuerza cambian. Por
ejemplo si el movimiento motriz es circular y el movimiento
conducido cambia a líneal.
3r ESO
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MECANISMOS
3.1.- Mecanismos de transmisión del movimiento:
MECANISMOS de TRANSMISIÓN LINEAL
POLEA FIJA
POLEA MÓVIL Y
POLIPASTO
PALANCAS
MECANISMOS de TRANSMISIÓN CIRCULAR
POLEAS CON CORREAS
RUEDAS DE
ENGRANAJES
FRICCIÓN
CON CADENA
ENGRANAJES
3r ESO
TORNILLO SIN FIN-CORONA
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MECANISMOS
3.2.- Mecanismos de transformación del movimiento:
TRANSFORMACIÓN DEL MOVIMIENTO CIRCULAR EN RECTILINEO
PIÑÓN-CREMALLERA
MANIVELA TORNO
TORNILLO TUERCA
TRANSFORMACIÓN DEL MOVIMIENTO CIRCULAR EN RECTILINEO
ALTERNATIVO
BIELA MANIVELA
LEVA
CIGÜEÑAL
EXCÉNTRICA
3r ESO
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MECANISMOS
4.- SISTEMAS DE TRANSMISIÓN LINEAL
Transmiten el movimiento, la fuerza y la poténcia de forma
lineal desde el elemento motriz al receptor.
Estos mecanismos pueden tener diferentes propositos:
 Transmitir movimientos de un punto a otro, aunque cambie de
sentido.
 Convertir las fuerzas pequeñas en fuerzas grandes.
 Aumentar los movimientos pequeños.
4.1.- PALANCA
Como hemos explicado antes la palanca transmite el
movimiento de forma lineal. Su definición es la siguiente:
La palanca es un mecanismo consistente en
una barra rígida que puede oscilar sobre un
punto de apoyo o fulcro.
Representación de una palanca.




3r ESO
Los elementos imprescindibles de cualquier palanca son:
La barra rigida.
El punto de apoyo o fulcro.
La potencia o fuerza ejercida por el elemento motriz.
La resistencia o peso del elemento conducido.
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MECANISMOS
Ejemplos de aplicaciones en máquinas son:
Una caretilla transmite el movimiento
del mango a las ruedas y aumenta mi
fuerza para llevar cargas pesadas
Un remo transmite el movimiento, pero
a diferencia del ejemplo anterior
aumenta el movimiento del marinero en
el otro extremo del remo
4.1.1- TIPOS DE PALANCAS
Hay tres tipos de palancas, de primer grado, de segundo
grado y de tercer grado, en función de su comportamiento. Se
distinguen facilmente por la situación relativa del fulcro, la
resistencia y la fuerza.
PRIMER GRADO
El punto de apoyo
esta en medio
3r ESO
SEGUNDO GRADO
La resistencia esta
en medio
TERCER GRADO
La fuerza esta en
medio
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MECANISMOS
4.1.2- LEY DE LA PALANCA
Por medio de una palanca podemos amplificar nuestra
fuerza colocando convenientemente el punto de apoyo, la
resistencia y el punto donde aplicaremos la nuestra fuerza o
potencia.
LEY DE LA PALANCA: el producto de la fuerza por
distancia de esta al fulcro és igual al producto de la
resistencia por distancia de esta.
F ∙ df = R ∙ dr
Si la fuerza aplicada es mayor que el peso levantado se
dice que la palanca tiene desventaja mecanica.
F≥R
Al contrario si realizamos una potencia o fuerza inferior a
la carga o peso a vencer, hablamos de ventaja mecanica.
F≤R
3r ESO
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MECANISMOS
4.2 POLEA FIJA.
La polea es una rueda ranurada que gira alrededor de un eje.
Este se haya subjeto a una superfície fija y facilita su giro. Por la
ranura de la polea se hace pasar una cuerda, que permite vencer
de forma cómoda, una resistencia R, aplicando una fuerza F.
En la polea en situación de equilibrio, cuando esta
parada, la fuerza es igual a la resistencia. En el
momento que la fuerza es más grande que la
resistencia, esta empezarà a subir.
Una forma de verlo , es como una
aplicación de la ley de la palanca.
Las distancias de la fuerza y de la
resistencia coinciden con el radio.
Por lo tanto ambas son iguales las
distancias. En consecuencia la
fuerza y la reistencia son siempre
iguales.
F=R
La fuerza aplicada para subir
la resistencia debe ser
ligeramente superior a esta.
La ventaja es que la fuerza la
haremos hacia abajo, con la
ayuda de la gravedad.
También cabe decir, si queremos subir
la resistencia una altura de 1m, habrá
que estirar 1 metro de longitud de
cuerda.
3r ESO
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MECANISMOS
4.3 POLEA MÓVIL Y POLIPASTO
La polea móvil es un conjunto de dos poleas, una de las
cuales esta fija en una estructura, mientras que la otra se desplaza
linealmente.
De esta manera el esfuerzo realizado para vencer la
resistencia se reduce a la mitad respecto a la polea fija. Por eso
este tipos de poleas permiten levantar cargas con menos esfuerzo.
Como se observa en la figura, para
levantar un peso de 100N, solo hay
que aplicar un esfuerzo de 50N.
El inconveniente radica en la longitud
de la cuerda a estirar. Es el doble que
en la polea fija.
Por ejemplo para subir el peso 50 cm.
es necesario estirar 100 cm. de
cuerda.
La formula general que se puede aplicar a la polea móvil es:
Fuerza =
Resistència
2
Los polispastos son combinaciones de poleas, fijes y
móviles, con las que conseguimos cambiar la dirección de la fuerza
que realizamos y ademas la podemos ampliar para levantar cargas
mucho mayores que nuestro esfuerzo.
3r ESO
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MECANISMOS
Se puede ver como varias poleas movidas una a continuación
de la otra. Cada polea fija partirá por la mitad el peso a subir, pero
también doblará la longitud de la cuerda que tendremos que
desplazar.
¿Cuanta fuerza habrà que hacer para levantar la carga?
Aplicando la formula, solo será necesario aplicar una fuerza
de 30 N para levantar un peso de 120 N.
Analizando el reparto de cargas en cada polea movil vemos
que cada una soporta un peso de 60 N, y la cuerda reparte este
peso en dos. En definitiva en el extremo de la cuerda hay que
aplicar una fuerza ligeramente superior a 30 N para levantar el
peso.
En contrapartida la longitud de la cuerda estirada cuadriplicara
(2n) la altura a la que se eleve el peso.
 n ; és el
numero de
poleas fijas
Fuerza =
¡RECUERDA!
3r ESO
Resistència
2∙n
10 N equivale aproximadamente a 1 Kg
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MECANISMOS
5.- SISTEMAS DE TRANSMISIÓN CIRCULAR
Transmiten el movimiento, la fuerza y la potencia de forma
circular desde el elemento motriz al conducido o receptor.
5.1.- RUEDAS DE FRICCIÓN
Son dos ruedas que estan en contacto. Una, la motriz al
moverse provoca el movimiento de la receptora, gracias al
rozamiento entre las dos.
Características:
 El sentido de giro de la receptora, es contrario al de la
motriz.
 Para poder transmitir el movimiento es necesario que las
dos ruedas esten en contacto.
 Solo se utilizan para transmitir potencias pequeñas.
 Debido al rozamiento y la presión a la que están
sometidas, tienen mucho desgaste.
 Los ejes deben de estar próximos y ser paralelos entre sí.
Aplicaciones:
Se utilizan en electrónica e informática: equipos de sonido,
video, impresoras.
3r ESO
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MECANISMOS
5.2.- RELACIÓN ENTRE LA VELOCIDAD Y EL TAMAÑO.
Si las dos ruedas, tienen el mismo tamaño, entonces la
velocidad y la fuerza son iguales en la receptora y la motriz.
Si la rueda motriz, es más pequeña que la receptora, la
velocidad de la conducida disminuirá. Al conjunto se denomina
REDUCTORA DE VELOCIDAD, en cambio la fuerza aumentara.
Si la rueda motriz, es más grande que la receptora, la
velocidad de la receptora aumenta. Al conjunto se le llama
MULTIPLICADORA DE VELOCIDAD, en cambio la fuerza
disminuira.
www.xtec.es
5.3.- RELACIÓN DE TRANSMISIÓN.
En todos los sistemas de transmisión, el aumento o la
disminución de fuerza y velocidad depende del tamaño relativo
entre el elemento motriz y conducido. Este tamaño relativo es
inversamente proporcional a la velocidad relativa de las dos ruedas.
Es la relación de transmisión.
La relación de transmisión “ i “ es la proporción
entre la velocidad de la conducida y de la motriz.
i = n2 / n1
Relación de transmisión
Una manera de entenderlo es como las vueltas que dará la
rueda conducida con un número determinado de vueltas de la
motriz.
3r ESO
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MECANISMOS
Si el conjunto es multiplicador; la i es mayor que 1.
Si el conjunto es reductor; la i es menor que 1.
La relación de transmisión, en el caso de ruedas de fricción y
de poleas con correa, es el cociente entre el diametro de la rueda
motriz y la rueda receptora.
n1
D1
n2
D2
Rueda conducida
Rueda motriz
i
=
n2
n1
=
D1
D2
Llamamos n, a la velocidad de las ruedas, se mide en
revoluciones por minuto (rpm)
D es el diámetro de las ruedas y se expresa en unidades de
longitud.
Ejemplo
Calcula la relación de transmisión
i = 500 /100 = 5 / 1
Significa que cuando la rueda
motriz da una vuelta, la
conducida gira cinco
Es multiplicador
3r ESO
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MECANISMOS
5.4.- SISTEMA DE POLEAS CON CORREAS
Se trata de dos poleas situadas a una cierta distancia unidas
por una correa. Las dos poleas giran simultaniamente por efecta del
rozaminto de la correa. Los ejes suelen ser paralelos. Las dos
poleas y los dos ejes suelen girar en el mismo sentido.
Características

El sentido de giro de la receptora es el mismo que de la motriz. Si
quiere cambiar el sentido de giro se puede cruzar la correa.

Los ejes deben de estar alejados. La correa también puede
destensarse y no transmitir el movimento. Para solucionarlo se
utilizan los tensores.

La transmisión depende del rozamiento. La correa es un elemento
que se desgasta.

Para evitar el deslizamiento entre correa y polea, se pueden emplear
correas dentadas.

Dependiendo de la forma de la correa se pueden transmitir grandes
velocidades o grandes potencias.

Es un sistema reversible.
Un ejemplo es el sistema de poleas en un taladro de columna.
El calculo de la relación de transmisión es igual que en un
sistema de ruedas de fricción.
3r ESO
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MECANISMOS
5.5.- SISTEMAS DE ENGRANAJES
Los engranajes son ruedas dentadas. Los dientes deben
encajar entre si. Lógicamente el tamaño y la forma del diente tienen
que ser iguales. El modulo de un engranaje informa de su tamaño.
Permiten transmitir un movimento circular entre dos ejes
próximos, ya sean paralelos, perpendiculares o oblicuos. Para eso
se utilizaran diferentes engranajes cilíndricos, cónicos o
helicoidales.
El sistema tiene grandes ventajas; se reduce el espacio
ocupado, la transmisión es más estable.
Los engranajes son más fiables que las ruedas de fricción ya
que no dependen del rozamiento. Por lo tanto pueden transmitir
fuerzas y potencias mayores.
Es un mecanismo reversible.
Las dos ruedas giran en sentido opuesto.
Los ejes deben de estar próximos.
Se suele denominar a la rueda pequeña, piñón. Y a la grande,
corona.
3r ESO
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MECANISMOS
El cálculo de la relación de transmisión, en un sistema de
engranajes, es identico que en un sistema de ruedas de fricción.
Pero se sustituye el diámetro por el número de dientes de cada
rueda dentada, Z.
i
=
n2
n1
=
Z1
Z2
5.6.- SISTEMA DE ENGRANAJES POR CADENA
Són dos ruedas dentadas de ejes paralelos, situados a una
cierta distáncia la motriz de la receptora, giran simultaneamente por
efecto de una cadena metálica o correa dentada de neopreno, que
engrana con los dos engranajes.
Características:

Los dos engranajes giran en el mismo sentido.

Los eslabones de la cadena deben de ser iguales a los dientes de los
engranajes en forma y tamaño.

Permiten transmitir grandes potencias, sin perdida de velocidad.
Debido a que no hay posibilidad de deslizamiento entre cadena y
rueda.

Es un sistema que requiere mantenimento.La cadena debe de ser
engrasada y tensada.
3r ESO
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MECANISMOS
Aplicaciones:
Una bicicleta, una moto o maquinaria agricola.
El cálculo de la relación de transmisión en un sistema de
engranatges por cadena es identico a un sistema de engranajes:
i
=
n2
n1
=
Z1
Z2
=
D1
D2
Ejemplo
Si el piñon A tiene 10 dientes y gira
a 200 rpm. La rueda B tiene 20
dientes. ¿A que velocidad gira B?
i = 10/20 = 1 / 2
n2 = 200 ∙ 1 / 2 = 100 rpm
3r ESO
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MECANISMOS
5.7.- TORNILLO SIN FIN
Se trata de un tornillo que engrana con un engranaje, los ejes
son perpendiculares. Este engranaje suele ser grande, por lo tanto
recibe el nombre de corona.
Por cada vuelta del tornillo, la corona gira un angulo
correspondiente a un diente. En este mecanismo el elemento motriz
debe de ser siempre el tornillo.
Características:
 Es el sistema que más reduce la velocidad.
 No es reversible
El cálculo de la relació de transmisión en un tronillo sin fin es
identico a un sistema de engranajes. Eso sí, el numero de dientes
del tornillo es siempre igual a 1.
3r ESO
Z1 = 1
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MECANISMOS
5.8.- TRENES DE ENGRANAJES o DE POLEAS.
Motriz
Observa la figura, y lee las preguntas y sus respuestas:
1.- Considera que la rueda motriz es la de la izquierda, Z1 y
gira en sentido horario con una velocidad N1. ¿En que sentido
giran el resto de engranajes?
Z3 y Z5 giran en sentido horario, como la motriz.
Z2, Z4 y Z6 giran en sentido antihorario, como si fueran receptoras.
2.- ¿Cuantas velocidades diferentes y ejes tiene el sistema?
Tantas como ejes. Hay cuatro ejes. Por lo tanto habrá 4 velocidades
diferentes.
Fijate que si dos engranajes comparten un eje, forzosamente deben de
girar a la misma velocidad.
3.- Considerando el tamaño de las ruedas, la velocidad en
cada eje va aumentando o disminuyendo. Indica si es
multiplicador o reductor el sistema.
Reductor, cada pareja de engranajes va reduciendo la velocidad.
4.- El número de dientes de cada rueda es (Z1=Z3=Z5= 8 y
Z2=Z4=Z6= 16). Calcula la relación de transmisión.
iT
3r ESO
=
8∙8∙8
512
1
=
=
16∙16∙16
4096
8
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MECANISMOS
6.- TRANSFORMACIÓN DEL MOVIMENTO
Hasta ahora hemos visto mecanismos que únicamente
transmiten el movimento lineal a lineal (palanca) y de circular a
circular (poleas, engranajes).
A veces es necesario convertir un movimento lineal en circular
o viceversa. Se llama TRANSFORMACIÓN DEL MOVIMENTO.
6.1.- TRANSFORMACIÓN DEL MOVIMIENTO DE
CIRCULAR
A
RECTILINEO.
A.- PIÑÓN-CREMALLERA
Un piñón o rueda dentada, engrana con los dientes de una
cremallera, es decir, una barra dentada.
El piñón tiene un movimento circular y la cremallera un
movimento lineal o rectilineo. Cuando el piñón gira, la cremallera es
desplaza en un movimento rectilineo.
3r ESO
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MECANISMOS
B.- TORNILLO - TUERCA
Consta de un tornillo y de una tuerca o varilla roscada. Puede
funcionar de dos formas:
Si gira el tornillo y se mantiene fija la tuerca esta avanzará
convirtiendo el movimiento giratorio en rectilineo.
Si gira la tuerca y se mantiene en la misma posición; el
tornillo se desplazará de forma lineal.
Una característica de este mecanismo es que conjuga una
alta reducción de velocidad con una gran multiplicación de la fuerza.
Con poco esfuerzo giratorio, se consigue una elevada fuerza lineal.
Piensa en un tornillo de banco o en el gato de un coche.
Ambos con poca potencia consiguen una elevada presión o empuje.
3r ESO
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MECANISMOS
C.- MANIVELA-TORNO
Una manivela es una barra que esta unida a un eje al que
hace girar. La fuerza necesaria para que el eje gire es menor que la
que se aplica directamente.
El mecanismo en que se basa este mecanismo es el torno. El
cúal consta de un tambor girando alrededor de su eje, con el fin de
desplazar un objeto.
6.2.- TRANSFORMACIÓN DEL MOVIMENTO DE
CIRCULAR A RECTILINEO ALTERNATIVO.
El movimento rectilineo alternativo o de vaivén, es un
movimento lineal con dos límites. El objeto avanza linealmente
hasta que llega a un extremo, en ese momento, cambia de sentido y
avanza hasta el extremo opuesto. Un ejemplo es el pistón de un
motor o la rueda de un tren de vapor.
3r ESO
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MECANISMOS
A.- BIELA –MANIVELA
La biela y la manivela se utilizan juntas formando el conjunto
biela-manivela.
El pedal de la bicicleta que transforma el movimento
alternativo de la pierna en la rotación del plato es un ejemplo muy
conocido.
La biela es una barra rígida que esta conectada a un cuerpo
giratorio. Cuando el cuerpo gira, la biela se desplaza con un
movimiento de vaivén.
El efecto también se puede conseguir al reves, es decir,
transformando un movimiento alternativo en uno de giro.
La manivela es un mecanismo que sirve para hacer girar un
eje con menos esfuerzo. La manivela siempre es el elemento que
gira.
Se trata de un mecanismo reversible. El elemento motriz
puede ser tanto la biela com la manivela.
3r ESO
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MECANISMOS
B.- CIGÜEÑAL
El cigüeñal es un conjunto de manivelas colocadas sobre un
mismo eje. Se usa cuando queremos dar un movimento alternativo
a diversos elementos.
Suma diversos movimentos rectilineos alternativos en un
único movimento de rotación.
C.- EXCÉNTRICA
La excéntrica es una rueda cuyo eje de giro no esta colocado
en el centro de la rueda y por lo tanto, al girar puede producir un
efecto similar al de la leva.
No es un mecanismo reversible
3r ESO
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MECANISMOS
D.- LEVA
La leva es una rueda con un saliente que al girar produde un
vaiven en un émbolo o seguidor.
Un conjunto de levas colocadas sobre el mismo eje se
denomina arbol de levas
No es un mecanismo reversible.
3r ESO
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MECANISMOS
ACTIVIDADES DE CONSOLIDACIÓN
1. Indica si la barra se inclina a la derecha, a la izquierda o esta equilibrada.
2. A continuación tienes una palanca. Calcula la fuerza que debes hacer para
subir la carga.
3. En el dibujo de la figura tienes una palanca:

Calcula el peso de la carga que podemos levantar con 3kg de fuerza.

¿De que grado es?

Escribe una aplicación de esta palanca
3r ESO
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MECANISMOS
4. Copia la tabla siguiente en tu cuaderno. Los huecos debes de completarlos con
lo explicado en el punto correspondiente. Cada tipo de palanca debe tener:
a. El dibujo esquematico del tipo de palanca.
b. El razonamiento sobre su ventaja o desventaja mecánica.
c. La justificación del recorrido de la fuerza y de la resistencia.
PALANCAS DE PRIMER GRADO
PALANCAS DE
SEGUNDO GRADO
PALANCAS DE
TERCER GRADO
Pueden tener ventaja o desventaja
mecanica, en función de:
.- Si la fuerza es la más alejada del
fulcro, la palanca tiene ventaja
mecanica.
F<R
.- Si esta más lejos la resistencia
tiene desventaja mecanica
F>R
Si és la fuerza la más lejana al
punto
de
apoyo,
el
camino
realizado por la resistencia és
menor que el camino de la fuerza.
Y viceversa.
5. Calcula en los dos casos (poela fija y polispasto) la fuerza para levantar una
carga de 200 kg
3r ESO
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MECANISMOS
6. Elabora un cuadro con 3 aplicaciones de la palanca.
Tiene que haber una aplicación de primer, de segundo y de tercer grado.
Para cada aplicación haz un dibujo y sobre este indica donde esta el punto
de apoyo, la resistencia y la fuerza.
Explica para que se utilitzan.
7. Partiendo de los siguientes datos indica el diámetro de la polea conducida en el
esquema y la relación de transmisión.
D1=20 cm
n2=60 r p m
n1=12 r p m
D1=20 cm
n2=60 r p m
n1=12 r p m
8. En el sigiente mecanismo indica:
 El numero de ejes que hay:
 Si el piñón A gira a 100 rpm, el plato B girará más rápido o más lento. ¿ Por
que?
 A que vehículo puede pertenecer este mecanismo:
 Calcula la velocidad de salida: Z2=50, Z1=25 i n1=100 rpm y la relación de
transmisión
3r ESO
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MECANISMOS
9. Calcula la velocidad de
la corona cooducida n2
10. Indicar:



Si la rueda 1 gira a 50 rpm, la rueda 2 irá más rápida o más lenta. ¿ Por qué?
¿És reductor o multiplicador?
Calcula la velocidad de salida y la relación de transmisión.
Para saber el numero de dientes observa el dibujo
11. Indica el sentido de giro de cada polea i rueda dentada, con flechas. La polea
motriz ya tiene indicado el sentido de giro.
12. Calcula las velocidades que se pueden obtener en una bicicleta de montaña
dotada de un plato de 42 dents y de piñones de 28, 24, 21, 18, 15, 13 y 11
dientes, suponiendo que el plato gire a una velocidaa de 60 rpm
Sol: El plato de 42, con els piñones; 90 rpm, 105 rpm, 120 rpm, 140 rpm, 168 rpm, 193,8 rpm, 299,09 rpm.
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MECANISMOS
13. Copia la tabla siguiente en tu cuaderno. Los huecos debes de completarlos con
lo explicado en el punto correspondiente. Cada sistema de ruedas de fricción
debe tener:
a. El dibujo esquematico del sistema de ruedas de fricción.
b. El razonamiento sobre la variación de la velocidad.
c. La justificación sobre la variación de la fuerza.
d. Valor de la relación de transmisión y ejemplos de esta.
Lee el siguiente texto, explica la varación de la fuerza y de la velocidad en función de
la energía.
LA ENERGIA DE UN MOVIMIENTO DE GIRO DEPENDE DE DOS
PARAMETROS: LA VELOCIDAD DE GIRO Y LA FUERZA.
POR EL PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGIA,
PRESENTE EN CUALQUIER TRANSFORMACIÓN;
o
SI DISMINUYE LA VELOCIDAD, LA FUERZA AUMENTA EN LA MISMA
PROPORCIÓN.
o
SI AUMENTA LA VELOCIDAD, LA FUERZA DISMINUYE EN LA MISMA
PROPORCIÓN.
REDUCTORA DE
VELOCIDAD
MANTIENE LA
VELOCIDAD
MULTIPLICADORA DE
VELOCIDAD
LA RUEDA MOTRIZ GIRA
MÁS APRISA QUE LA
RECEPTORA AL SER MÁS
PEQUEÑA.
LA VELOCIDAD DISMINUYE
PERO LA RUEDA
RECEPTORA GIRA CON
MÁS FUERZA QUE LA
MOTRIZ POR LA
CONSERVACIÓN DE LA
ENERGIA
i < 1,
ex; ½, 1/3, 1/10,
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MECANISMOS
14. Ordena y copia los siguientes sintagmas en tu cuaderno, construyendo
oraciones con sentido común, según lo aprendido en el tema.
El movimento en las ruedes de fricción…
Dos ruedas de fricción…
Les ruedas de fricción…
Eemplos de ruedas de fricción…
Si la rueda motriz és más pequeña que la receptora…
… se transmite gracias al rozamiento.
… deben de estar en contacto para funcionar.
… solo sirven para potencias pequeñas.
… encontramos en equipos de sonido y video.
… la velocidad disminuye pero la fuerza aumenta.
15. Ordena y copia los siguientes sintagmas en tu cuaderno, construyendo
oraciones con sentido común, según lo aprendido en el tema.
Dos poleas giran a la vez …
La correa debe de estar tensa …
La correa se puede desgastar …
Eemplos de poleas encontramos en …
La forma de la correa determina la máxima …
… fuerza que se puede transmitir.
… automoviles o taladros de columna.
… por efecto de la fricción.
… para ello se pueden utilizar tensores.
… gracias al rozamiento con la correa.
16. Ordena y copia los siguientes sintagmas en tu cuaderno, construyendo
oraciones con sentido común, según lo aprendido en el tema.
Los mecanismos de transformación…
Los mecanismos de transmisión…
Ejemplos de tornillo-tuerca son …
En el mecanismo piñón-cremallera, cuando el piñón gira, …
Un movimiento rectilineo alternativo o de vaivén …
Un ejemplo de biela-manivela es la pierna del ciclista (biela) y …
El cigüeñal puede sumar diferentes movimientos de vaivén…
Con el tornillo-tuerca se reduce en gran medida la velocidad …
… la cremallera se desplaza en un movimento rectilineo
… no transforman un movimiento circular en lineal o viceversa.
… convierten un movimiento circular a lineal o viceversa.
… ya que por cada vuelta de la tuerca, esta avanza el paso del tornillo
… en un único movimiento de rotación
… el plato (la manivela)
… es un movimiento lineal repetitivo entre dos puntos
… el gato de un coche o un tornillo de banco
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17. Ordena y copia los siguientes sintagmas en tu cuaderno, construyendo
oraciones con sentido común, según lo aprendido en el tema.
En dos engranajes que encajan, el tamaño …
Una ventaja de los engranajes es: …
Desafortunadamente los engranajes necesitan …
En un engranaje por cadena, los eslabones de la cadena…
El tornillo sin fin es el mecanismo …
…deben ser iguales a los dientes de los engranajes.
… y la forma del diente deben ser iguales.
… ocupan poco espaio.
… lubricarse y hacen mucho ruido.
…que mas reduce la velocidad.
18. Observa el dibujo. El tren de engranajes se descompone en dos parejas de
ruedas dentadas. Calcula:
a. La velocidad en cada eje.
b. La relación de transmisión del conjunto.
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MECANISMOS
19. En el siguiente tren de engranajes, calcula la velocidad en cada eje y la
relación de transmisión del conjunto.
20. La velocidad de la rueda motriz es 900 rpm. En el siguiente tren de engranajes,
calcula:
a. La velocidad en cada eje.
b. La relación de transmisión del conjunto.
21. La velocidad de la rueda motriz es de 1800 rpm. En el siguiente tren de
engranajes, calcula:
a. La velocidad en cada eje.
b. La relación de transmisión del conjunto.
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MECANISMOS
22. Calcula la velocidad de salida del mecanismo sabiendo que n1= 100 r.p.m.
Z1= 8 dientes; Z2= 24 dientes; Z3=8 dientes Z4=40 dientes Z5= 40 dientes; Z6= 16
Sol: 16,7 rpm
23. Calcula la velocidad de la polea conducida en rpm, sabiendo que el diámetro
de la polea motriz es de 6 cm y la su velocidad de 500 rpm, mientras que el
diámetro de la polea conducida es de 2 cm. Calcula también la relación de
transmisión del sistema.
Sol. 1.500 rpm, 3/1
24. Calcula la velocidad de la rueda conducida, sabiendo que la rueda motriz gira a
600 rpm, y que la relación de transmisión és 1/3
Sol: n2 = 200rpm
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MECANISMOS
25. Calcula la velocidad del eje de salida (3) del sistema de la figura, en rpm,
sabiendo que el eje motriz gira a 1.500 rpm y siendo d1 = 1 cm; D2 = 6 cm; d2
= 2 cm; d3 = 4 cm. Calcula también la relación
de transmisión total del sistema
Sol; n2 = 250 rpm, n3 = 125 rpm, i = 1/12
26. ¿Cúal es el número de dientes debe tener una rueda dentada que gira a 40
rpm y que engrana con otra rueda dentada de 60 dientes a una velocidad de 10
rpm?
Sol: z = 15
27. Calcula la velocidad de salida del tren de engranajes del sistema en rpm, así
como la relación de transmisión del sistema, cuando la rueda 1 (motriz) gira a
150 rpm
Sol: n3 = 20 rpm; i = 2/15
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MECANISMOS
28. Considera dos engranajes de dientes rectos z1 = 12
y z2 = 60 , si n1 = 40
rpm ¿a que velocidad gira el oltro engranaje?
Sol: n2 = 8 rpm
29. Si en el problema anterior ponemos en medio dels dos engranajes otro
engranaje de 24 dientes ¿A que velocidad gira el tercer engranaje?. Que
diferencia hay con el problema anterior
Sol: n3 = 8 rpm.
30. Haz una tabla como la siguiente. En en la tercera columna escribe las
principales características del mecanismo y en la cuarta una aplicación.
Mecanismo
Ruedas de
fricción
Dibujo Normalizado
Relación de
transmisión
i =
Características Aplicación
n2
D1
=
n1
D2
Poleas con
corras
Engranajes
Engranajes
con cadena
Tornillo sin
fin
PiónCremallera
Manivelatorno
Tornillo
–
tuerca
Leva
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MECANISMOS
ACTIVIDADES DE AMPLIACIÓN
31. A continuación tienes una palanca. Calcula la distancia de A al punto de apoyo,
para que este en equilibrio.
Datos: A pesa 15 Newtons y B pesa 10 Kg ( 1 kg és igual a 10 Newtons). La distancia
de B al punto de apoyo es de 12 cm.
32. La palanca debe estar en equilibrio. A pesa 15 Newtons y esta a 80 cm del
punt de apoyo, B esta a 240 mm. ¿Cuanto pesa B?
33. En la reductora de la figura:
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
Si la motriz va a 6000 rpm, ¿a que velocidad va la conducida?

Comprueba que es una reductora

Calcula la relación de transmisión.
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MECANISMOS
34. Calcula la velocidad de salida del mecanismo sabiendo que n1= 950 r.p.m. La
rueda dentada motriz (Z1) tiene 8 dientes, la siguiente tiene el triple de dientes
(Z2). Esta es solidaria a la tercera (Z3) que tiene los mismos dientes que “Z1”
y engrana con Z4 que tiene 40 dientes. La quinta (Z5) tiene una quinta parte
de los dientes de Z4. Finalmente la rueda de salida (Z6) tiene 12 dientes.
35. Un motor, gira a 1400 rpm, acciona una máquina por medio de un sistema de
poleas como el de la figura. Calcula las distintas velocidades de la máquina.
Sol: 466,6 rpm y 793,33 rpm.
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MECANISMOS
36. ¿Cuantas vueltas dará cada una de las ruedas del sistema, sabiendo que el eje
de los tornillos sin fin gira a 720 rpm? Calcula también la relación de
transmisión del sistema.
Sol: n2 = 20 rpm, i 1-2 = 1/36, n3 = 10 rpm, i 1-3 = 1/72, n4 = 40 rpm, i 1-4 = 1/18
37. Calcula el diámetro de la polea R del siguiente esquema para obtener una
velocidad mínima de 50 rpm en el eje de las poleas conducidas. La velocidad
del motor es de 3.750 rpm
Sol: 25 rpm, 12.000 de diámetro.
3r ESO
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MECANISMOS
38. Una bicicleta el plato de 54 dientes y el piñón 16. Si se dan 60 pedaladas cada
minuto. ¿A que velocidad gira la rueda?
Sol: 202,5 rpm
32.- La polea A gira a 100 rpm. ¿Que velocidad tendrá la polea F?
Sol: 400 rpm
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