2.Máquinas Simples y compuestas

 

2.Máquinas Simples y compuestas

Como ya conoces las Leyes de Newton, es hora que descubras algunas de las herramientas que utiliza la mecánica. Estas herramientas son las maquinas, y nos ayudan a trabajar de una forma más sencilla y con un esfuerzo menor.

Las máquinas están formadas por mecanismos que realizan acciones especificas. Estos mecanismos son los encargados de transformar el movimiento y la fuerza que se les aplique, en otro tipo de movimiento y fuerza resultantes.

Existen dos tipos de maquinas las simples y las compuestas.

2.Maquinas simples. 

Las maquinas simples tienen un solo punto de apoyo y un solo elemento. Se divide en cuatro clases: palancas, ruedas y ejes, poleas y plano inclinado.

2.1 Palanca

Una palanca consiste en una barra recta apoyada en un punto. La fuerza se aplica en uno de sus extremos; en el otro, la fuerza se multiplica. En una palanca:

• El punto de apoyo se llama fulcro.

• La fuerza aplicada se llama potencia o contrapeso,

• El peso que se quiere mover se llama resistencia o carga,

• Los tramos de la barra que van del punto de apoyo hacia la potencia y la resistencia se llaman brazos.

Aunque es una de las grandes herramientas de la humanidad, es tan simple que no se sabe quién inventó la palanca ni cuándo la usaron por primera vez, sin embargo; fue Arquímedes, el gran matemático griego, quien empezó a estudiar sus aplicaciones y todo lo que implican: de hecho, una de sus frases más famosas fue "dame una palanca y un punto de apoyo, y moveré al mundo".

2.1.1 Palancas de primer grado

En las palancas de primer grado, el punto de apoyo está en el punto medio entre la fuerza y la resistencia; la cantidad de fuerza que se necesite aplicar de cada lado será mayor, menor o igual dependiendo de la longitud de los brazos.

¡Imagina que tienes una palanca! Es como una barra larga que se apoya en un punto llamado fulcro.

Una palanca de primer grado es cuando el fulcro está en el medio de la palanca, como una balanza.

Si pones un peso en un lado de la palanca, el otro lado se levantará. Es como si la palanca estuviera haciendo un "¡click!" y moviendo el peso hacia arriba.

¡Las palancas de primer grado son muy útiles! Se usan en cosas como:

• Tijeras: El fulcro está en el medio de las tijeras, y las cuchillas son las que se mueven.
• Balancines: El fulcro está en el medio del balancín, y los niños se pueden subir en los extremos.
• Martillos: El fulcro está en la cabeza del martillo, y el mango es lo que se mueve.

¡Las palancas de primer grado hacen que las cosas sean más fáciles de mover y levantar!

2.1.2 Palancas de segundo grado

Las palancas de segundo grado son aquellas en donde el fulcro (o punto de apoyo) se encuentra en uno de los extremos de la barra, la potencia en el otro extremo y la resistencia en un punto intermedio entre el punto de apoyo y la potencia. 

El mejor ejemplo de este tipo de palanca es una carretilla: el fulcro es la rueda, la potencia es la fuerza de la persona que llevará la carretilla, y la resistencia es la carga que irá dentro de la carretilla.

2.1.2 Palancas de tercer grado

Las palancas de tercer grado son aquellas donde el fulcro se encuentra en un extremo, la resistencia en el otro, y la potencia en un punto medio entre ambos. 

2.2 Rueda y eje.

La rueda fue uno de los descubrimientos mas granes descubrimientos de la humanidad: gracias a ella pudimos empezar a realizar trabajos distintos.

 Pero para que una rueda funcione, es necesario que se gire alrededor de un eje, el cual debe estar fijo en una base que lo mantenga en su sitio. El eje fijo le da movimiento circular a la rueda.

La invención de la rueda abrió una gran cantidad de posibilidades para los seres humanos. Su función principal es la transmisión de movimiento, y esto permitió que desarrollaran diferentes clases de ruedas. Algunas de las principales son:

• Ruedas Dentadas: también se conocen como engranes. Son ruedas que tienen dientes en su perímetro; para transmitir movimiento de un objeto a otro, estos dientes se intercalan con otros del mismo tipo
  
  
  (puede ser entre un engrane y otro, o por medio de una banda).

• Ruedas de transporte: se emplean para mover vehículos. Se caracterizan en que su exterior es liso y la rueda se acopla solamente al eje. El auto por ejemplo

• Turbinas (o rueda de palas): se parecen a los engranes, pero tienen palas en lugar de dientes. Las palas facilitan el movimiento de un fluido, como líquidos o gases.

• Polea: es una máquina simple que nos ayuda a levantar objetos con menos esfuerzo. 

2.3 Polea.

Sirve para desplazar grandes pesos con un esfuerzo menor, para realizar cambios de dirección en una fuerza, o para transmitir un movimiento giratorio de un eje a otro, por medio de correas.

En general, las poleas se integran por tres piezas.

1. Cubo: es donde va el eje de la rueda, y es el punto donde se generará el movimiento circular.
2. Cuerpo: va alrededor del cubo, y es la parte que gira en torno al cubo y al eje.
3. Garganta o canal: es por donde pasa la cuerda o correa que se conecta al cuerpo al cual queremos transmitir movimiento. Puede adoptar formas diferentes (plana, semicircular, triangular o trapezoidal), pero siempre va hacia el interior del cuerpo para mantener la cuerda en su sitio y evitar que se salga o lastime a alguien.

Las poleas se clasifican de acuerdo con su desplazamiento. En general, hay de tres tipos:

• Fijas: en ellas, el eje está fijo y el cuerpo realiza el movimiento circular. Uno de los extremos de la cuerda va unido al cuerpo que queremos mover; aplicaremos la fuerza que sea igual al peso que queremos mover. Por eso, su ventajas principal es que nos permite cambiar la dirección de la fuerza que aplicaremos.

• Móviles: su eje no está fijo y puede desplazarse; esto se logra al conectar uno de los extremos de la cuerda a un soporte fijo. Así, el cuerpo que queremos mover se unirá al eje de la polea, y la fuerza se aplicará en el otro extremo de la cuerda. En una polea móvil, solo necesitamos aplicar la mitad de la fuerza, pero requerimos el doble de cuerda en comparación con la distancia por la cual queremos desplazar el peso.

• Compuestas: son aquellas formadas por más de una polea, y ya no se consideran como máquinas simples. 

•  Polea - Correa: Formado por dos ruedas acanaladas y una correa de goma. Se utiliza para transmitir movimiento entre dos ejes paralelos alejados dentro de la maquina. Ambas poleas giran en el mismo sentido. Si queremos cambiar el sentido de giro deberemos cruzar la correa.

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  2.4 Plano Inclinado.

Es una máquina simple que busca formar un ángulo agudo(esto es, menor a 90*, aunque en la práctica lo más común es que sea de 45* como máximo). El ser humano ha adaptado el plano inclinado  según sus necesidades, clasificándolo en tres tipos principales.

• Rampa: sirve para reducir el esfuerzo que se necesita para desplazar un objeto entre dos niveles, además de dirigir su flujo. El mejor ejemplo es una resbaladilla (en este caso, hacia abajo)

• Tornillo: es un plano inclinado que forma una espiral alrededor de una barra. Cada vuelta recibe el nombre de rosca, y si observas uno de cerca, notarás que son pequeños planos inclinados. Nos ayuda a generar gran fuerza con poco esfuerzo, pero su desplazamiento no es tan rápido,. 
  Suelen usarse para sujetar dos superficies entre si.

• Cuña: Se utiliza para separar dos superficies. La cuña más popular es el hacha. el ángulo sumamente agudo de su filo sirve para cortar troncos. Pero un cuña también puede ayudar a unir o ajustar dos superficies; cuando ocurre así, se le llama calza: un ejemplo es el tope de hule con el que evitamos que una puerta se mueva o se cierre.

Maquinas Compuestas: Son aquellas que están formadas por dos o más máquinas simples. Un ejemplo es la bicicleta, que consiste en dos ruedas unidas por una cadena. Además al pedalear, transmitimos energía a la rueda para generar movimiento.