Máquinas y mecanismos
¿Qué las poleas?
Una polea, también llamada garrucha, es un
mecanismo simple que sirve para transmitir una fuerza. Se trata de una rueda
que junto con una cuerda o cable que se hace pasar por e l canal se usa como
elemento de transmisión para cambiar la dirección del movimiento en máquinas y
mecanismos. Adema, formando conjuntos, poleas móviles sirve para recudir la magnitud
de La fuerza necesaria para mover un peso.
¿para que se usan?
Se usa como elemento de transmisión para
cambiar la dirección del movimiento de un mecanismo. Es decir, sirve para
reducir la magnitud de la fuerza para mover un peso, varia su velocidad.
¿Qué tipos de poleas existen?
Los elementos constitutivos de una polea
son la rueda o polea propiamente dicha, en cuya circunferencia suele haber una
acanaladura de nominada “garganta o cajera” cuya forma se a junta a la de la
cuerda a fin guiarla; las armas, armaduras en forma de U invertidas o
rectangular que la rodea completamente y en cuyo extremo superior monta un
gancho por el que suspende el conjunto, y el “eje”. Que puede ser fijo si
estando unido a las armas estando la polea atravesada por el (“polea de ojo”),
o móvil si es solidario o la polea (polea de eje). Cuando, formando parte de un
sistema de transmisión, la polea gira libremente sobre el eje se denomina “loca”.
Según su desplazamiento la polea se clásica
en “fijas”, aquellas cuyas armas se suspenden de un punto fijo y, por lo tanto,
no sufren movimientos de traslación alguno cuando se emplean, y “movibles”, que
son aquellas en él un extremo de la cuerda se suspende de un punto fijo y que durante
su funcionamiento se desplazan y en general, verticalmente.
Cuando la polea habrá independientemente su
denomina “simple”, mientras que se encuentra reunida con otra formando un
sistema recibe la denominación de “combinada” o “compuesta”
Polea
siempre fija:
La
manera más sencilla de utilizar una polea es anclarla en un soporte colgar un
peso en un extremo de la cuerda y tirar del otro extremo para levantar el peso.
A esta configuración se le llama polea siempre fija.
Una
polea siempre fija fija no produce una ventaja mecánica: la fuerza que debe
aplicarse es la misma que se habría se requería para levantar el objeto sin la
polea. La polea, sin embargo, permite aplicar la fuerza en una dirección más
conveniente.
Polea siempre móvil:
Una forma alternativa de utilizar la polea es fijarlo a la
carga, fijar un extremo de la cuerda al soporte, y tirar del otro extremo para
levantar a la polea y la carga.
La polea siempre móvil produce una ventaja mecánica: la
fuerza necesaria para levantar la carga es justamente la mitad de la fuerza que
habría sido requerida para levantar la carga sin la polea. Por el contrario, la
longitud de la cuerda de la que debe tirarse es el doble de la distancia que se
desea hacer subir a la carga
Poleas compuestas
Polipastos o aparejos
El polipasto es la configuración más común de poleas
compuestas. En un polipasto, las poleas se distribuyen en dos grupos, fija y
una móvil. En cada grupo se instalada un grupo arbitrario de poleas. L carga se
une al grupo móvil.
La ventaja mecánica del polipasto puede determinarse
contando el número de segmentos de cuerda que llegan a las poleas móviles que
soportan la carga.
Piñón
(mecanismo).
En mecánica, se denomina piñón a la rueda de un mecanismo de
cremallera o a la rueda más pequeña de un par de ruedas dentadas, ya sea en una
transmisión directa por engranaje o indirecta a través de una cadena de
transmisión o una correa de transmisión dentada.1 También se denomina piñón
tensor a la rueda dentada destinada a tensar una cadena o una correa dentada de
una transmisión.2
En una etapa de engranaje, la rueda más grande se denomina
«corona», mientras que en una transmisión por cadena como la de una bicicleta o
motocicleta además de corona a la rueda mayor se le puede denominar «plato» o
«estrella».3 En un tren de engranajes de varias etapas, la corona de una etapa
gira solidariamente con el piñón de la etapa consecutiva.
En las transmisiones por cadena y por correa, un piñón
demasiado pequeño da lugar a mayores curvaturas en el elemento flexible de la
transmisión, lo cual incrementa el desgaste y disminuye la vida útil de los
elementos
Principio de
funcionamiento según la relación de transmisión.
Cuando el piñón es pequeño, de manera que habría poca
distancia desde la base del diente hasta un chavetero, los dientes se tallan
mediante un mecanizado en el eje. Esto conlleva el inconveniente de usar el
mismo material para el eje que para el dentado, lo cual puede llevar a hacer
necesario realizar algún tratamiento térmico superficial para endurecer la
superficie de los dientes del piñón mientras que el núcleo del eje y la base de
los dientes deben ser resistentes a esfuerzos estáticos y de fatiga. En cambio,
cuando hay espacio suficiente, se monta el piñón en un eje con un chavetero o
en un eje nervado.4
En el caso de formar parte de un mecanismo reductor de
velocidad, la relación de transmisión, que es la razón geométrica entre la
velocidad de salida y la velocidad de entrada, será menor a la unidad y, por
tanto el eje de salida gira más despacio que el eje de entrada, como en la
transmisión de un automóvil, donde el piñón es una rueda motriz. En cambio, en
un mecanismo multiplicador de velocidad, en el que el eje de salida gira más
deprisa que el eje de entrada, como en la transmisión de una bicicleta, el
piñón es la rueda conducida.
Ejemplos:
1.Como ambas ruedas dentadas deben tener el mismo paso entre
dientes, y por tanto el mismo módulo (M), la relación entre el diámetro
primitivo (Dp) y el número de dientes (Z) será igual en las dos.
Por tanto, la relación de transmisión (i) será igual a:
Aplicando la ley de acción y reacción, la fuerza que ejerce
la rueda motriz sobre la conducida sería igual y de sentido opuesto a la fuerza
resistente.
Sin embargo, el par obtenido en el eje conducido es inferior
al calculado de esta manera, pues se pierde energía mecánica a consecuencia de
la fricción.
Hipervínculo: http://www.profesorenlinea.cl/fisica/PalancasConcepto.htm
Palancas
El hombre, desde los inicios de los tiempos ha ideado
mecanismos que le permitan ahorrar energía y con ello lograr que su esfuerzo
físico sea cada vez menor.
Entre los diversos mecanismos para hacer más eficientes sus
esfuerzos se pueden citar las poleas, los engranajes y las palancas.
La palanca es una máquina simple que se emplea en una gran
variedad de aplicaciones.
Probablemente, incluso, las palancas sean uno de los
primeros mecanismos ingeniados para multiplicar fuerzas. Es cosa de imaginarse
el colocar una gran roca como puerta a una caverna o al revés, sacar grandes
rocas para habilitar una caverna.
Con una buena palanca es posible mover los más grandes pesos
y también aquellos que por ser tan pequeños también representan dificultad para
tratarlos.
¿Qué es una
palanca?
Básicamente está constituida por una barra rígida, un punto
de apoyo (se le puede llamar “fulcro”) y dos fuerzas (mínimo) presentes: una
fuerza (o resistencia) a la que hay que vencer (normalmente es un peso a
sostener o a levantar o a mover en general) y la fuerza (o potencia) que se
aplica para realizar la acción que se menciona. La distancia que hay entre el
punto de apoyo y el lugar donde está aplicada cada fuerza, en la barra rígida,
se denomina brazo. Así, a cada fuerza le corresponde un cierto brazo.
Como
en casi todos los casos de máquinas simples, con la palanca se trata de vencer
una resistencia, situada en un extremo de la barra, aplicando una fuerza de
valor más pequeño que se denomina potencia, en el otro extremo de la barra.
En una palanca podemos distinguir entonces los siguientes
elementos:
El punto de apoyo o fulcro.
Potencia: la fuerza (en la figura de abajo: esfuerzo) que se
ha de aplicar.
Resistencia: el peso (en la figura de abajo: carga) que se
ha de mover.
Palanca de
primer tipo o primera clase o primer grupo o primer género:
Se caracteriza por tener el fulcro entre la fuerza a vencer
y la fuerza a aplicar.
palanca
Palanca de primera clase
Esta palanca amplifica la fuerza que se aplica; es decir,
consigue fuerzas más grandes a partir de otras más pequeñas.
Por ello, con este tipo de palancas pueden moverse grandes
pesos, basta que el brazo b1 sea más pequeño que el brazo b2.
Algunos ejemplos de este tipo de palanca son: el alicates,
la balanza, la tijera, las tenazas y el balancín. 
Palanca de
segundo tipo o segunda clase o segundo grupo o segundo género:
Se caracteriza porque la fuerza a vencer se encuentra entre
el fulcro y la fuerza a aplicar.
palanca
Palanca de segunda clase
Este tipo de palanca también es bastante común, se tiene en
los siguientes casos: carretilla, destapador de botellas, rompenueces.
Palanca de tercer
tipo o tercera clase o tercer grupo:
Se caracteriza por ejercerse la fuerza “a aplicar” entre el
fulcro y la fuerza a vencer.
palanca008
Palanca de tercera clase
Este tipo de palanca parece difícil de encontrar como
ejemplo concreto, sin embargo… el brazo humano es un buen ejemplo de este caso,
y cualquier articulación es de este tipo, también otro ejemplo lo tenemos al
levantar una cuchara con sopa o el tenedor con los tallarines, una corchetera
funciona también aplicando una palanca de este tipo.
Hipervínculo:
http://www.profesorenlinea.cl/fisica/PalancasConcepto.htm
Sistemas
hidráulicos
Hidráulica. - La hidráulica es un método sencillo para la
transmisión de grandes fuerzas mediante fluidos a presión.
La hidráulica es la aplicación de la mecánica de fluidos en
ingeniería como es maquinaria pesada, para construir dispositivos que funcionan
con líquidos, por lo general agua o aceite. La hidráulica resuelve problemas
como el flujo de fluidos por conductos o canales abiertos y el diseño de presas
de embalse, bombas y turbinas. En otros dispositivos como boquillas, válvulas,
surtidores y medidores se encarga del control y utilización de líquidos.
Ejemplos:
·
presión hidrostática. - Una columna de
cualquier líquido, debido a su peso, ejerce una presión sobre la superficie en
que se apoya. Esta es la presión hidrostática y se define
como: Fig. 8.
p = p .g. h
Presión por fuerzas externas.- Cuando aplicamos una fuerza sobre el sistema en un recipiente cerrado esto nos lleva a enunciar la siguiente Ley:
Ley de Pascal,- Cualquier líquido dentro de un
recipiente ejerce una presión sobre éste, que se transmite por igual en todas
sus direcciones. Fig. 9.
P = F/ A
Émbolos a la misma altura. -Se aplica una fuerza F1 a un pequeño émbolo de área S1. El resultado es una fuerza F2 mucho más grande en el émbolo de área S2. Debido a que la presión es la misma a la misma altura por ambos lados, se verifica que: Fig. 9.a.
MÁQUINAS Y MECANISMOS
La palanca es una
máquina simple cuya función es transmitir fuerza y desplazamiento. Está
compuesta por una barra rígida que puede girar libremente alrededor de un punto
de apoyo llamado fulcro.
Puede utilizarse para amplificar la
fuerza mecánica que se aplica a un objeto, para incrementar su velocidad o
distancia recorrida, en respuesta a la aplicación de una fuerza.
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; ya sea
manualmente o por medio de motores u otros mecanismos.
La resistencia R: es la fuerza
que vencemos, ejercida sobre la palanca por el cuerpo a mover. Su valor será
equivalente, por el principio de acción y reacción, a la fuerza transmitida por
la palanca a dicho cuerpo.
La fuerza de apoyo: es la
ejercida por el fulcro (punto de apoyo de la barra) sobre la palanca. Si no se
considera el peso de la barra, será siempre igual y opuesta a la suma de las
anteriores, de tal forma de mantener la palanca sin desplazarse del punto de
apoyo, sobre el que rota libremente.
Brazo de potencia; Bp: la distancia
entre el punto de aplicación de la fuerza de potencia y el punto de apoyo.
Brazo de resistencia; Br: distancia
entre la fuerza de resistencia y el punto de apoyo.
LEY DE LA PALANCA
En física, la ley que relaciona las
fuerzas de una palanca en equilibrio se expresa mediante la ecuación:
P x Bp = R x Br
Ley de la palanca: Potencia por
su brazo es igual a resistencia por el suyo.
Siendo P la
potencia, R la resistencia, y Bp y Br las
distancias medidas desde el fulcro hasta los puntos de aplicación de P y R
respectivamente, llamadas brazo de potencia y brazo de resistencia.
TIPOS DE PALANCA
Palanca de primera clase:
El fulcro se encuentra
situado entre la potencia y la resistencia. Se
caracteriza en que la potencia puede ser menor que la resistencia, Para que
esto suceda, el brazo de potencia Bp ha de ser mayor que el
brazo de resistencia Br.
Ejemplos de este tipo de palanca son:
el balancín, las tijeras, las tenazas, los alicates o la catapulta.
Palanca de segunda clase
La resistencia se encuentra entre la
potencia y el fulcro. Se caracteriza en que la potencia es siempre menor que la
resistencia.
Ejemplos de este tipo de palanca son
la carretilla, los remos y el cascanueces.
Palanca de tercera clase
La potencia se encuentra entre la
resistencia y el fulcro. Se caracteriza en que la fuerza aplicada es mayor que
la resultante; y se utiliza cuando lo que se requiere es ampliar la velocidad
transmitida a un objeto o la distancia recorrida por él.
Ejemplos de este tipo de palanca son
el quitagrapas, la caña de pescar y la pinza de cejas; y en el cuerpo humano,
el conjunto codo - bíceps braquial - antebrazo, y la articulación
temporomandibular.
Incompleto.
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