Máquinas simples (página 2)

La fuerza se
representa también por una expresión matemática, la cual señalaremos a
continuación:

Esta expresión matemática nos permite
determinar la fuerza aplicada a un cuerpo.

EQUILIBRIO

Es un importante tomar en consideración que el
producto de
dos fuerzas que se anulan o se destruyen, que son iguales en
magnitud pero no tienen sentido contrario, producen el equilibrio de
un cuerpo. Si el cuerpo esta en reposo se denomina
estático, pero si esta en movimiento se
denomina mecánico o dinámico.

Cuando un cuerpo esta en equilibrio no siempre tiene el
mismo estado, por lo
cual se señalan los diferentes equilibrios:

• Equilibrio inestable: Si desplazamos
  ligeramente un objeto dejara de estar en posición de
  equilibrio.
• Equilibrio estable: Si movemos el objeto
  siempre retornara a su posición de estabilidad o
  posición inicial.
• Equilibrio indiferente: Si movemos el objeto
  seguirá estando en equilibrio, sea estático
  (reposo) o dinámico (movimiento).

TRABAJO MECÁNICO

Cuando la fuerza actúa directamente sobre un
cuerpo, ocasiona la deformación o movimiento del mismo. Se
dice entonces que la fuerza a realizado un trabajo sobre
el cuerpo; esto sucede por ejemplo al elevar un objeto de la
superficie de la tierra; en
este caso, se mueve el objeto en sentido contrario al de la
gravedad que actúa sobre el, siendo esta fuerza llamada
resistencia y la
aplicada para elevar el objeto es la potencia. Si el
punto no se desplaza se dice que se ha efectuado una presión o
esfuerzo, pero no un trabajo.

Para aplicar la definición de trabajo, es
importante conocer la formula matemática del trabajo, la
cual se expresa de la siguiente manera:

ENERGÍA

Con este término identificamos la capacidad que
poseen los cuerpos para efectuar un trabajo.

LAS
MÁQUINAS

Son dispositivos, instrumentos, aparatos o sistemas, que
favorecen la utilización de las fuerzas, que se emplean
para facilitar la realización del trabajo.

CLASES DE MÁQUINAS

Según su complejidad, de uno o más puntos
de apoyo, las maquinas se clasifican en dos grupos:

• Máquinas simples: son maquinas que
  poseen un solo punto de apoyo, las maquinas
  simples varían según la ubicación de
  su punto de apoyo.
• Máquinas compuestas: son maquinas que
  están conformadas por dos o más maquinas
  simples.

ELEMENTOS DE UNA MÁQUINA
SIMPLE

Las maquinas emplean en su funcionamiento, tres
elementos fundamentales:

2. Punto de apoyo: es el punto sobre el cual se
   apoya o se mueve la maquina, también llamado fulcro,
   punto de eje o superficie sobre la cual se apoyan los dos
   próximos elementos.
3. Fuerza motriz o potencia (Fp): es la fuerza
   que se aplica para hacer funcionar la maquina.
4. Fuerza de resistencia (Fr): es la fuerza que
   hay que vencer para mover o deformar un cuerpo.

Otros elementos que deben considerar en el rendimiento
de las maquinas son:

• La distancia entre el punto en el que se aplica la
  potencia y el punto en el que se realiza el apoyo.
• La distancia entre el punto de apoyo y el punto de
  aplicación de la resistencia.

CARACTERÍSTICAS DE LAS
MÁQUINAS

Todas las maquinas presentan las siguientes
características:

1. Producen la transformación de la
   energía que reciben-
2. Utilizan la energía para
   funcionar.
3. La energía que reciben para su funcionamiento
   no es aprovechada completamente, debido a que a que parte de
   esta se pierde en la fricción o roce.

LA
VENTAJA MECÁNICA DE LAS MÁQUINAS
SIMPLES

Se define como ventaja mecánica (VM) de una maquina simple la
relación que existe entre la fuerza resistente (Fr) y la
fuerza motriz (Fp); dicha relación se expresa
matemáticamente así:

VM = F resistente / F
motriz

Esta relación mide la eficacia de la
maquina simple, en el sentido de que cuanto mayor sea el
resultado, mayor será la eficiencia de la
maquina simple. Así por ejemplo, una VM = 2, significa que
una maquina permite realizar un determinado trabajo con la mitad
del esfuerzo requerido si se fuese hacer sin la maquina. Si el
resultado o división de la ventaja es menor que uno,
entonces la maquina no es eficiente, ya que realiza un mayor
esfuerzo para realizar el
trabajo.

TIPOS DE MÁQUINAS SIMPLES

Existen diferentes tipos de maquinas simples tales como
las que se destacan a continuación:

• La palanca: es una maquina simple formada por
  una barra rígida que se apoya en un punto alrededor del
  cual pueda girar. En otras palabras la palanca es una barra
  rígida apoyada en un punto sobre la cual se aplica una
  fuerza en un extremo, para obtener una fuerza mayor en el otro.
  Las palancas sirven para elevar o desplazar objetos, romper
  objetos muy duros, impulsar embarcaciones, etc. Algunos
  ejemplos de palancas son alicates, tijeras, tenazas,
  carretillas, pinzas.

Elementos de una palanca:

El brazo de potencia: es la distancia que hay
entre el punto donde se aplica la fuerza motriz (Fp) y el punto
de apoyo (A).

El brazo de resistencia: es la distancia que hay
entre la fuerza resistente (Fr) y el punto de apoyo
(A).

Clases de palancas: de acuerdo con la
posición de la fuerza motriz (Fp) y de la fuerza
resistente (Fr) con respecto al punto de apoyo (A), se consideran
tres clases:

Palancas de primer género o
ínter-móviles: es aquella en la que el punto de
apoyo (A) esta situado entre la potencia o fuerza motriz (Fp) y
la fuerza de resistencia (Fr).

Palancas de segundo género o
ínter-resistentes: es aquella en la que la resistencia
o peso (Fr) del cuerpo esta ubicado entre el punto de apoyo (A) y
el punto de aplicación (Fp) de la fuerza.

Palancas de tercer género o
Inter-potentes: son las que tienen la fuerza resistente (Fr)
entre el punto de apoyo (A) y la fuerza motriz (Fp).

La ley de equilibrio
de la palanca: esta ley establece que una palanca esta en
equilibrio cuando la fuerza motriz o potencia, multiplicada por
el brazo de la potencia, es igual a la fuerza de resistente,
multiplicada por el brazo de la resistencia. En otras
palabras:

Fp x bp = Fr x br

De esta igualdad
podemos deducir que para una fuerza resistente y brazo de
resistencia constante, mientras mayor sea el brazo de potencia
menor es la fuerza motriz o potencia necesaria para lograr el
equilibrio de la palanca.

De la ley del equilibrio de la palanca podemos despejar
y obtener las formulas para el cálculo de
los distintos elementos que forman dicha ley:

• El plano inclinado: el plano inclinado o rampa
  es una maquina simple que consiste en una superficie plana, que
  forma un ángulo con la horizontal. En el caso de los
  planos inclinados que se apoyan en un piso, dicho piso
  representa una horizontal. En el plano inclinado es la maquina
  mas simple que se puede construir y se utiliza para levantar
  objetos pesados, ya sea deslizándolos o
  haciéndolos rodar sobre el plano inclinado. En el plano
  inclinado la fuerza motriz es la fuerza con la cual se hace
  subir el objeto y la fuerza de resistencia es el peso de dicho
  objeto. En todo plano inclinado, el producto de la fuerza
  motriz por la longitud (l) del plano es igual al producto del
  peso del cuerpo (fuerza de resistencia) por la altura (h) a la
  cual se sube:

Fm = Fr x h

Por consiguiente para una fuerza de resistencia y
una altura constante, se necesita menor fuerza motriz, si la
longitud del plano inclinado es mayor.

• El tornillo: son maquinas simples que resultan
  de la aplicación del plano inclinado. Un tornillo es un
  plano inclinado enroscado en espiral y cada una de las vueltas
  se llama rosca. Para que u n tornillo entre en una superficie
  como una pared, hay que hacerlo girar muchas veces para avanzar
  un poco, sin embargo la fuerza que se necesita para dar cada
  vuelta es menor que la que se necesita para clavar el tornillo
  sin girarlo.
• La cuña: se encuentra constituida por
  un prisma triangular de acero u otro
  material consistente y se emplea para dividir un cuerpo en dos
  partes. En este tipo de maquina el grado de rozamiento es muy
  importante, ya que el demuestra que las cuñas son mas
  eficientes al ser mas puntiagudas, es decir, cuanto mas agudo
  es el ángulo en el vértice.
• La polea: consiste en un disco atravesado en
  el centro por un eje y que en el borde posee un canal o surco
  por donde pasa una cadena o cuerda. Este objeto es el que le
  permite que la rueda gire libremente; puede estar fijo a una
  armadura o moverse conjuntamente con esta. Según esta
  característica tenemos que las poleas pueden
  ser divididas en:

Poleas fijas: tiene por función
variar la dirección de la fuerza pero no la
intensidad de esta, es decir, con este tipo de maquina
obtenemos comodidad para realizar un trabajo, pero no se gana
esfuerzo.

Poleas móviles: este tipo de maquinas
simples tiene la ventaja de ahorrar esfuerzo, debido a la
resistencia del objeto (peso) es repartido entre las dos ramas
de la cuerda. Según esto, tenemos que, al momento de
tirar del extremo de la cuerda, será aplicada una fuerza
que corresponde aproximadamente a la mitad del peso de la
carga.

• El torno: es
  un cilindro atravesado por un eje, que se encuentra unido a un
  soporte o base fija. El eje central esta conectado por uno de
  sus extremos a un manubrio sobre el que se aplica la potencia
  (Fp) que hace girar la barra cilíndrica donde se enrolla
  una cuerda, mecate o cadena que conduce la resistencia
  (Fr).

En resumen, tenemos que las maquinas simples se
organizan de la siguiente manera:

1.- Un punto fijo:

• Palanca de primer genero.
• Palanca de segundo genero.
• Palanca de tercer genero.

2.- Un plano fijo:

• Plano inclinado.
• Tornillo.
• Cuña.

3.- Un eje:

• Poleas fijas y móviles.
• Torno.

MÁQUINAS COMPUESTAS

Este tipo de maquinas se caracteriza por ser aquellas
que resultan del acoplamiento de varias maquinas simples; entre
estas tenemos:

1.- Polipastos: consiste en un dispositivo
formado por la combinación de varias poleas
móviles y fijas. Estas poleas poseen las mismas
particularidades que las poleas móviles, con la salvedad
que el peso del objeto no quedara repartido entre dos, como en
el caso de la polea móvil, sino que quedara repartido
entre el número de ramas de cuerda que se conectan entre
diversas poleas.

2.- Engranajes: son ruedas dentadas en los
cuales los dientes de una de ellas penetra en los huecos de la
otra y tienen como finalidad transmitir grandes
esfuerzos.

BIBLIOGRAFÍA

2. Proverbio F., Marín R., (2002). Estudios de la
   naturaleza.
   Santillana. Caracas.
3. Moreno H., Estudios de la naturaleza. CO-BO.
   Caracas.
4. Martín J., (1995). Estudios de la naturaleza.
   Salesiana. Caracas.
5. Díaz A., Rojas N., Merzon G., Martínez
   A., (2001). Biología. Mc Graw
   Hill. Caracas.

Autor:

Pérez Daisys.

Fecha de Nacimiento: 24-06-1981.

Ciudad: Caracas.

País: Venezuela.

Profesión: Asistente Analista de Personal.

Cursos Realizados:

Asistente de Recursos
Humanos. (2004). Instituto técnico Luisa
Cáceres de Arismendi.

Asistente Administrativo. (2002). Programa social
Aprende.

Contabilidad Básica. (2002). Programa social
Aprende.

Micro Operador bajo Ambiente
Windows XP.
(2001. Programa social Aprende.

Trabajo realizado en Venezuela en la ciudad de
Caracas a los 01 de junio de 2007.