Máquinas simples



  • Se denominan máquinas a ciertos aparatos o dispositivos que se utilizan para transformar o compensar una fuerza resistente o levantar un peso en condiciones más favorables.
  • Es decir, realizar un mismo trabajo con una fuerza aplicada menor, obteniéndose una ventaja mecánica.
  • Esta ventaja mecánica comporta tener que aplicar la fuerza a lo largo de un recorrido (lineal o angular) mayor. Además, hay que aumentar la velocidad para mantener la misma potencia.
  • Las primeras máquinas eran sencillos sistemas que facilitaron a hombres y mujeres sus labores, hoy son conocidas como máquinas simples.
  • La rueda, la palanca, la polea simple, el tornillo, el plano inclinado, el polipasto, el torno y la cuña son algunas máquinas simples. La palanca y el plano inclinado son las más simples de todas ellas.
  • En general, las maquinas simples son usadas para multiplicar la fuerza o cambiar su dirección, para que el trabajo resulte más sencillo, conveniente y seguro

  • Ejemplos de máquinas simple

  • Palanca
  • La fuerza que se aplica se suele denominar fuerza motriz o potencia y la fuerza que se vence se denomina fuerza resistente, carga o simplemente resistencia
  • Polea
  • La polea sirve para elevar pesos a una cierta altura. Consiste en una rueda por la que pasa una cuerda a la que en uno de sus extremos se fija una carga, que se eleva aplicando una fuerza al otro extremo. Su función es doble, puede disminuir una fuerza, aplicando una menor, o simplemente cambiar la dirección de la fuerza. Si consta de más de una rueda, la polea amplifica la fuerza. Se usa, por ejemplo, para subir objetos a los edificios o sacar agua de los pozos.
  • Las poleas pueden presentarse de varias maneras:
  • Polea fija: solo cambia la dirección de la fuerza. La polea está fija a una superficie.
  • Polea móvil: se mueve junto con el peso, disminuye el esfuerzo al 50%.
  • Polea pasto, polipasto o aparejo: Formado por tres o más poleas en línea o en paralelo, se logra una disminución del esfuerzo igual al número de poleas que se usan
  • Polipasto
  • Se llama polipasto 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 raíles colocados en los techos de las naves industriales.
  • Los polipastos tienen varios tamaños o potencia de elevación, los pequeños se manipulan a mano y los más grandes llevan incorporados un motor eléctrico.

  • Rueda
  • Máquina simple más importante que se conoce, no se sabe quién y cuándo la descubrió o inventó; sin embargo, desde que el hombre utilizó la rueda la tecnología avanzó rápidamente, podemos decir que a nuestro alrededor siempre está presente algún objeto a situación relacionado con la rueda, la rueda es circular

  • Plano inclinado
  • El plano inclinado permite levantar una carga mediante una rampa o pendiente. Esta máquina simple descompone la fuerza del peso en dos componentes: la normal (que soporta el plano inclinado) y la paralela al plano (que compensa la fuerza aplicada). De esta manera, el esfuerzo necesario para levantar la carga es menor y, dependiendo de la inclinación de la rampa, la ventaja mecánica es muy considerable.
  • Al igual que las demás máquinas simples cambian fuerza por distancias. El plano inclinado se descubre por accidente ya que se encuentra en forma natural, el plano inclinado es básicamente un triángulo donde su utiliza la hipotenusa, la función principal del plano inclinado es levantar objetos por encima de la Horizontal

  • Las máquinas simples cumplen con lo que se denomina como conservación de energía; ésta última no se crea ni se destruye, simplemente se transforma. En física se dice que la fuerza por el espacio aplicado, lo que se denomina trabajo aplicado, debe ser igual a la fuerza por el espacio resultante, que se conoce como trabajo resultante. Una definición muy común de máquina simple es “un artefacto que no crea ni destruye el trabajo mecánico, sino que tiene como fin transformar algunas de sus características”.
  • Es fundamental que se aclare en la definición, que no se debe confundir a una máquina simple con componentes de máquinas, o piezas para éstas, ni con sistemas de regulación o control de otra fuente de energía. Las máquinas simples transforman fuerzas aplicadas o potencias, en otra resistencia o fuerza saliente, esto de acuerdo al principio de conservación de la energía.
    Las máquinas simples que conocemos hoy en día, se encuentran formadas por ciertos mecanismos que son sin rozamiento, esto quiere decir que no pierden energía por el efecto del rozamiento.
    Éstas son máquinas teóricas que nos ayudan a establecer la relación entre la fuerza aplicada, su dirección y sentido, su desplazamiento, y la fuerza resultante, también aquí, su desplazamiento, sentido y dirección.
    La palanca forma parte de las máquinas simples convencionales, la misma es una barra rígida que posee un punto de apoyo, a la misma se le aplica una fuerza o potencia, al girar sobre su punto de apoyo vencerá a una resistencia. Aquí se cumple la preservación de la energía y por lo tanto, la fuerza que se aplica por su espacio recorrido, será siempre igual a la fuerza de resistencia por su espacio recorrido.
    El plano inclinado también forma parte del mundo de las máquinas simples ya que en uno de ellos es donde aplicamos una fuerza, esto se realiza para vencer la fuerza vertical del peso del objeto a levantar. Debido a la conservación de la energía, cuando el ángulo del plano inclinado se torna más pequeño, con una misma fuerza aplicada seremos capaces de levantar más peso, pero el espacio a recorrer será mucho mayor.

  • La polea también es considerada una máquina simple la misma transforma el sentido de la fuerza; a través de la aplicación de una fuerza descendente obtenemos una fuerza ascendente. El valor de la fuerza que se aplica y la resultante es el mismo, pero si se la cambia de sentido, en un polipasto, la proporción será distinta; de todas formas se preserva la energía.
  • La cuña es la encargada de transformar una fuerza vertical en dos horizontales antagonistas; el ángulo de dicha cuña determinará la proporción entre las fuerzas resultantes y aplicadas; esto es similar al plano inclinado.
    Las máquinas simples también mencionan a la tuerca husillo, la misma es capaz de transformar un movimiento giratorio aplicado a una manilla o volante en otro de tipo rectilíneo en el mismo husillo. Esto lo realiza mediante el uso de un mecanismo de tuerca y tornillo; la fuerza que aplica la longitud de la circunferencia del volante deber ser igual a la fuerza que resulta por el avance del husillo. Dada la enorme circunferencia y el pequeño avance del husillo, la relación entre ambas fuerzas es extremadamente grande.

  • Por último, dentro de las máquinas simples, debemos nombrar la Biela manivela, la misma es la que tiene como tarea transformar el movimiento giratorio de la manivela en un movimiento alternativo de la biela. Aquí se debe tener en cuenta que la biela y la manivela se mueven en el mismo plano; y un pequeño giro regular de la manivela, lleva a un movimiento alternativo de la biela. La relación entre ambas fuerzas es mucho más compleja que en otros casos, ya que a ángulos de giros iguales de la manivela, no corresponden los mismos avances de biela



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