Tema 6

Formulario

   -Palancas de primer y segundo grado:
                             p·d1 = F·d2
       p = peso = kilogramo (kg)
      d = distancia = metros (m)
      F = fuerza = Newton (N)

   -Potencia:
                             P = W/t
      P = potencia = vatio (W)
      W = trabajo = julios ( J )
      t = tiempo = segundos (s)

   -Peso = Fuerza:
                            P = m·g
      F = fuerza = Newton (N)
      m = masa = kilogramo (kg)
      g = gravedad (9.81)

   -Trabajo:
                            W = F·d
      W = trabajo = Julios (J)
      F = fuerza = Newton (N)
      d = distancia = metros (m)

   -Paso de masa a fuerza:
                           F = m·g

   -Rendimiento de las máquinas:
                          Rendimiento = trabajo útil/energía de entrada · 100 =.........%

   -Plano inclinado:
                          W = F·h
      W = trabajo = Julios (J)
      F = fuerza = Newton (N)
      h = altura = metros (m)
            

Trabajo y potencia de las máquinas

Trabajo
Se ha dicho que las máquinas transforman unos determinados tipos de energía en trabajo útil.
Si quisiéramos levantar un objeto muy pesado buscaríamos alguna forma de hacerlo con menos esfuerzo.
La fuerza y la distancia son, los factores que intervienen en el trabajo.
                                                                  W = F · d 
El resultado de los dos sistemas utilizados es el mismo; hemos subido el objeto a la mesa y, por tanto, podríamos decir que el trabajo que se ha hecho es el mismo.
Este tipo de trabajo se denomina trabajo mecánico.

Potencia
Aunque el trabajo sea el mismo no se invierte mismo tiempo. Cuando una máquina indica la rapidez con que se puede realizar un trabajo.
La expresión de la potencia es.
                                                                    P = W/t

Clasificación de las máquinas

Podemos clasificar las máquinas de la siguiente forma:
 1. Según el tipo de transformación
     Energética: coche, aspiradora, lavadora, etc.
     De información: ordenador teléfono, fax, etc
 2. Según el lugar de aplicación
     En el hogar: afeitadora, cepillo de dientes eléctrico, batidora, exprimidor, microondas, etc.
     En el transporte: bicicleta, coche, tren, avión, etc.
     En la agricultura: tractor recolectora, etc
     En la industria: robot, torno, fresa, etc.
 3. Según si hay movimientos o no
     Dinámicas: molinillo de café, batidora lavadora, etc.
     Estáticos: transformador, teléfono, etc.

Rendimiento de las máquinas

El trabajo de las máquinas nos ahorran esfuerzo y tiempo. La energía de entrada se transforma en trabajo útil. Así pues, no toda la energía de entrada se transforma en trabajo útil. En todas las máquinas hay una parte de energía que se pierde transformada, fundamentalmente, en calor.
Podríamos decir, por tanto, que:
                             energía de entrada = trabajo útil + pérdidas
y, por consiguiente que, en función de la cantidad de energía transformada en trabajo útil, hay máquinas con mayor o menor rendimiento.
La expresión es:
                                       rendimiento = trabajo útil/energía de entrada ·100

Maquinas simples

La palanca
Las palancas nos permiten realizar multitud de tareas fácilmente. Son unas barras o elementos rígidos que oscilan sobre un eje o punto de apoyo. Cuando utilizamos estas máquinas, aplicamos una fuerza en un punto de la barra para actuar sobre alguna carga, lo que origina un giro sobre el punto de apoyo.
La palanca se encuentra en equilibrio cuando el producto de la fuerza aplicada por se distancia al punto de apoyo, es igual al producto de la carga por su distancia al punto de apoyo. Esto se conoce como ley de la palanca y se expresa así:
                                         Fa · da = Fc ·dc
Las palancas, según donde se encuentren el punto de apoyo, el punto en que se aplique la fuerza y el punto donde se coloque la carga, pueden ser palancas de primer grado, palancas de segundo grado y palancas de tercer grado.

                                                      


El plano inclinado 
Una aplicación muy útil para subir y bajar cargas elevadas es el plano inclinado. El trabajo realizado para subir la carga en los dos planos inclinados superiores es el mismo:
                                                                W = m ·g ·h
                            

                                                     
El tornillo 
El científico griego Arquímedes ideó una máquina para extraer agua de los ríos. El denominado tornillo de Arquímedes funcionaba girando una manivela que provocaba que el agua ascendiera al interior del tornillo mediante una amplia rosca helicoidal.
El tornillo es un plano inclinado que se enrolla sobre una superficie cilíndrica.

                                                


La rueda 
Uno de los inventos más importantes del ser humano es la rueda. Las ruedas no se utilizan únicamente para el transporte, sino que desde la antigüedad ha tenido otras aplicaciones: el torno, la polea, la rueda hidráulica, etc.

                                                   
La polea
La polea es una rueda con una ranura por la cual se hace pasar una cuerda o una correa.  La polea puede considerarse como una palanca de primer grado.
Al igual que en las palancas, las poleas también se combinan para disminuir la fuerza aplicada, en cuyo caso reciben el nombre de poleas escalonadas. La combinación más sencilla se construye con dos poleas: una sujeta a la carga que queremos elevar, y la otra, al soporte.

                                                  

Mecanismos de transformación de movimiento

Hay mecanismos que transforman el movimiento circular en rectilíneo o viceversa, entre los que destacan:


Piñón-cremallera
Este mecanismo se compone de una rueda dentada (piñón) y de una barra, también dentada (cremallera), que encaja con el piñón.
El funcionamiento consiste en que el piñón arrastre a la cremallera, en algunos casos, la cremallera puede funcionar como elemento motor. Por esta razón, podemos decir que es un mecanismo reversible.

                                                        


Leva
Gracias a un movimiento denominado leva, el movimiento puede transformarse de circular en rectilíneo. Éste tiene que ir acompañada de otro elemento llamado sequidor.
La leva es arrastrada por el eje de giro, al que está unida solidariamente. De este modo, el seguidor, que está en contacto permanece con la leva, transformar el movimiento circular en movimiento rectilíneo alternativo.

                                                           


Biela-manivela
El conjunto biela-manivela está compuesto , como su nombre indica, por dos elementos unidos mediante una articulación : la biela, que es una barra rígida, y la manivela.
La unión entre la manivela y el eje de giro es fija y que la unión entre la biela y manivela es móvil, se consigue transformar el movimiento circular en rectilíneo alternativo y viceversa. Es decir, se diéramos vueltas al eje, la biela generaría un movimiento rectilíneo alternativo, aunque también podemos empujar con un pistón la biela para hacer girar al eje.

                                                           

Elementos auxiliares

Ejes y cojinetes

Los ejes son elementos cilíndricos que giran y sobre los que se montan ruedas u otros mecanismos. El montaje de los elementos sobre ellos se pueden realizar de forma que les sean solidarios o a través de cojinetes para que puedan girar libremente. La mayoría de cojinetes están formados por dos cilindros concentrica entre los que se colocan unas bolas o cilindros metálicos.

                                                         

El trinquete 

El trinquete es un elemento que permite el giro de una rueda dentada en un solo sentido.