Conocer algunos tipos de máquinas simples que utilizamos en nuestra vida diaria es de gran importancia. A través de este recurso podrás aprender sobre lo siguiente: qué son las máquinas simples, para qué se utilizan y la clasificación de ellas, luego se dan detalles de cada tipo de máquinas y sus utilidades prácticas. Contiene imágenes que te facilitan la comprensión del tema.
Clases de máquinas
Según su complejidad, de uno o más puntos de apoyo, las máquinas se clasifican en dos grupos: máquinas simples y máquinas compuestas. Aquí veremos solo las máquinas simples.
Máquinas simples
Son máquinas que poseen un solo punto de apoyo, las máquinas simples varían según la ubicación de su punto de apoyo.
¿Para que sirve una máquina simple?
La maquinaria simple es un implemento muy útil para una gran cantidad de labores por su gran efectividad. Pero, ¿ para que sirve ? El objetivo de ella es transmitir e incrementar el efecto de una fuerza al mover un objeto y así disminuir el esfuerzo con que se realiza.
En una máquina simple se cumple la ley de la conservación de la energía: «la energía ni se crea ni se destruye; solamente se transforma»
Clasificación de las máquinas simples.
Las máquinas simples suelen clasificarse en los siguientes tipos: palancas, poleas, ruedas y ejes, plano inclinado, tornillos y cuñas.
Te presentamos los siguientes mapas conceptuales, donde se resume todo lo tratado en este tema, sobre las máquinas simples. El primero muestra qué son las máquinas y cómo se clasifican: máquinas simples y máquinas compuestas, también aparecen algunos tipos de máquinas simples que trataremos aquí. El siguiente mapa conceptual, te muestra una de las máquinas simples que veremos a continuación. la palanca, para qué se utiliza y cómo se divide según la disposición de la potencia, resistencia y punto de apoyo.
A continuación veremos en detalle cada una de ellas.
Palancas
Consiste en una barra recta que puede moverse alrededor de un punto de apoyo llamado fulcro. El objetivo de la palanca es incrementar el efecto de una fuerza o cambiar su dirección.
Fuerzas actuantes
Sobre la barra rígida que constituye una palanca actúan tres fuerzas:
- La potencia – P: es la fuerza que aplicamos voluntariamente con el fin de obtener un resultado.
- La resistencia – R: es la fuerza que vencemos, ejercida sobre la palanca por el cuerpo a mover. .
- La fuerza de apoyo – A: es la ejercida por el fulcro sobre la palanca.
Tipos de palancas
Dependiendo del dónde se ubique el punto de apoyo, podemos distinguir tres tipos de palancas:
Palanca de primero tipo o grado:
En este caso, si deseas levantar un objeto pesado con una palanca, debes empujar hacia abajo para que el objeto suba, es decir, el punto de apoyo se encuentra entre el objeto que se desea levantar y donde se aplica la fuerza. El punto de apoyo está entre contrapeso o potencia y la resistencia. Como ejemplos clásicos podemos citar la pata de cabra, el balancín, los alicates o la balanza romana.
Palanca de segundo tipo o grado:
Se caracteriza porque la fuerza a vencer (resistencia) se encuentra entre el fulcro (punto de apoyo) y la fuerza a aplicar. Estas palancas tienen ventaja mecánica; es decir, aplicando poca fuerza se vence una gran resistencia. Un buen ejemplo de esto lo constituyen las carretillas. Otros ejemplos son el cascanueces y la perforadora de hojas de papel.
Palanca de tercer tipo o grado:
La carga ( potencia) está entre el punto de apoyo y la resistencia. Estas palancas tienen desventaja mecánica; es decir, es necesario aplicar mucha fuerza para vencer poca resistencia.
Ley de la palanca
Una palanca estará en equilibrio cuando el producto de la fuerza actuante F, por su distancia al punto de apoyo dF, es igual al producto de la fuerza resistencia R, por su distancia dR al punto de apoyo. Expresado en forma matemática:
F.dF = R.dR
A continuación tienes una tabla resumen con los parámetros característicos de cada tipo de palanca, y su aplicación a un ejemplo cotidiano:
Poleas
Es una maquina constituida por un disco que gira alrededor de un eje que pasa por su centro. El disco lleva una hendidura llamada garganta por la que pasa una cuerda. La polea es una maquina que cambia la dirección o el sentido en que se ejerce una fuerza. Es mucho mas cómodo hacer una fuerza en el mismo sentido que la gravedad que en sentido contrario. En una polea la potencia es igual a la resistencia.
Partes de la polea: en toda polea se distinguen tres partes: cuerpo, cubo y garganta.
Usos de la polea y tipos de poleas
Básicamente la polea se utiliza para dos fines: cambiar la dirección de una fuerza mediante cuerdas o transmitir un movimiento giratorio de un eje a otro mediante correas.
Polea fija, polea móvil y polipasto. Su utilidad se centra en la elevación de cargas: grúas, ascensores, cierre de cortinas, movimiento de puertas automáticas, etc.
Reducir el rozamiento de una cuerda en los cambios de dirección. Por ejemplo: las poleas que se utilizan en los tendederos de ropa.
Cambiar la dirección en la que se aplica una fuerza. Entonces recibe el nombre de polea de cable. Ésta es especialmente útil para elevar cargas.
Transmitir un movimiento giratorio de un eje a otro. Observa, por ejemplo, en un sistema de poleas con correa.
Polea simple, existen dos tipos de poleas simples:
Polea fija: sistema donde la polea se encuentra sujeta a la viga, en este tipo de polea el esfuerzo que se realiza es igual al peso que se levanta, aunque se facilita el esfuerzo por la dirección en que se realiza (hacia abajo es mas fácil hacer fuerza que hacia arriba).
F=R
Polea móvil: esta formada por dos poleas, una fija y otra móvil. En este caso el esfuerzo es la mitad puesto que el recorrido de la carga es la mitad que el de la fuerza.
Es una polea de gancho conectada a una cuerda que tiene uno de sus extremos anclado a un punto fijo y del otro se tira. Estas poleas giran sobre su eje y además se desplazan arrastrando la carga consigo.
F=R/2
Polea compuesta o polipasto
Las poleas compuestas son aquellas donde se usan una serie de poleas en el sistema, y puede ser una fija y una móvil, o dos fijas y una móvil etc. El operador tiene la capacidad de usar el sistema para mover cargas mucho más grande con mucho menor esfuerzo físico.
Ruedas y ejes
La rueda es un operador formado por un cuerpo redondo que gira respecto de un punto fijo denominado eje de giro. Normalmente la rueda siempre tiene que ir acompañada de un eje cilíndrico (que guía su movimiento giratorio) y de un soporte (que mantiene al eje en su posición).
Algunas de las ruedas más empleadas son: rueda dentada, rueda de transporte, polea, y turbinas (rueda de palas)
Composición de la rueda
La rueda nunca puede usarse sola y siempre estará acompañada de al menos un eje (que la guía y sirve de sustento) y de un soporte o armadura (que es el operador que controla la posición del eje y sirve de sostén a todo el conjunto).
Las ruedas se emplean en una gran multitud de aplicaciones, algunas muy usuales son:
-Carretillas, coches, bicicletas, patinetes, pasillos rodantes, contadores de agua, molinos de agua, norias de regadío, turbinas, lavadoras, neveras, bicicletas, motos, motores de automóvil, taladros, pozos de agua, grúas, ascensores, piedras de afilar, máquinas de coser, ruedas de timón, programadores de lavadora.
Plano inclinado
El plano inclinado es una superficie plana que forma con otra un ángulo muy agudo (mucho menor de 90º). En la naturaleza aparece en forma de rampa, pero el ser humano lo ha adaptado a sus necesidades haciéndolo móvil, como en el caso del hacha o del cuchillo.
El plano inclinado es el punto de partida de un nutrido grupo de operadores y mecanismos cuya utilidad tecnológica es indiscutible. Sus principales aplicaciones son tres: rampa, tornillo, cuña.
Se emplea en forma de rampa para reducir el esfuerzo necesario para elevar una masa (carreteras, subir ganado a camiones, acceso a garajes subterráneos, escaleras). La rampa es un plano inclinado cuya utilidad se centra en dos aspectos: reducir el esfuerzo necesario para elevar un peso y dirigir el descenso de objetos o líquidos.
Tornillo
Son máquinas 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 un 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.
Se emplea para sujetar chapas (lavadoras, neveras, automóviles) o piezas diversas (juguetes, ordenadores) sobre estructuras.
Origen del tornillo
El tornillo fue inventado por el griego Arquitas de Tarento (430-360 a.C), Arquímides (287-212 a.C) lo perfecciona, el cual se usó para trasladar agua a superficies más altas.
Cuñas
De forma sencilla podríamos decir que cuña es un prisma triangular con un ángulo muy agudo. También podríamos decir que es una pieza terminada en una arista afilada que actúa como un plano inclinado móvil. Se encuentra fabricada, en madera, acero, aluminio y plásticos.
Utilidades prácticas
Partir piedras en canteras, cerrar o abrir los dientes de una cremallera, para el ajuste de ensambles en madera, sujeción de puertas, ajuste de postes en la construcción, llaves de cerraduras, cuchillo, abrelatas, tijeras, maquinilla eléctrica, cuchilla de torno, dientes de sierra, sierra para metales, serrucho, sierra mecánica, fresa, lima,.
Las máquinas más complejas, como los tornos mecánicos o las esmeriladoras de superficies, son combinaciones de esos seis tipos de máquinas.
La siguiente infografía animada, te la mostramos, para que refuerces los conocimientos adquiridos sobre la palanca, sus partes y los tipos de palanca que existen.
El Ministerio de Educación de España, nos explica las principales funciones de las máquinas simples para que conozcas más y al final podrás realizar algunas actividades, para que practiques lo que has aprendido.
En el siguiente video se muestra varios tipos de máquinas simples.
Recurso relacionado
Fuentes
- http://www.portaleducativo.net/
- https://www.edu.xunta.es/
- http://proyectos.cnice.mec.es/arquimedes
- https://eudotec.wordpress.com
