LAS MAQUINAS SIMPLES

LISANDRO MEJÍA PEÑUELA

Gloria Balaguera Báez Profesora

INSTITUCIÓN EDUCATIVA NACIONAL LOPERENA

FÍSICA DECIMO “C”

VALLEDUPAR2012

Una maquina es un dispositivo mecánico que permite trabajar mas cómodamente, aumentando la velocidad de una operación, o di disminuyendo la fuerza que debe aplicarse, o cambiando la dirección de la fuerza. Una maquina no es una fuente de energía, para que trabaje se le debe suministrar energía: hacer girar la manivela de la batidora e huevos o mover la palanca del gato. El trabajo mecánico realizado por una maquina se llama trabajo suministrado; y el trabajo mecánico efectuado por la maquina sobre otro cuerpo se llama trabajo ejecutado

MAQUINA

Una máquina simple es un artefacto mecánico que transforma un movimiento en otro diferente, valiéndose de la fuerza recibida para entregar otra de magnitud, dirección o longitud de desplazamiento distintos a la de la acción aplicada.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». La fuerza aplicada, multiplicada por la distancia aplicada (trabajo aplicado), será igual a la fuerza resultante multiplicada por la distancia resultante (trabajo resultante). Una máquina simple, ni crea ni destruye trabajo mecánico, sólo transforma algunas de sus características.

MAQUINA SIMPLE

Dos hombres suben rodando un tambor de aguardiente de 200 N de peso por un tablón de 5 metros a una plataforma de carga de 0,6 m de altura. ¿que trabajo han realizado cuando lleguen arriba? Han conseguido elevar el tambor a 0,6 m de altura, venciendo su energía.

EJEMPLO:

Trabajo ejercido = 200 N . 0,6 m = 120 J

La energía no puede ser creada ni destruida. Si no hubiera rozamiento, el trabajo suministrado y el trabajo ejecutado serian iguales, pero como la hay, parte del trabajo realizado por los hombres debe convertirse en calor a lo largo de la tabla y realizaran mas de 120 N de trabajo para elevar el barril de aguardiente. La ley de conservación de la energía, al aplicarse a una maquina simple, recibe el nombre de ley del trabajo.

Trabajo suministrado = Trabajo ejecutado

La fuerza que se aplica sobre la maquina se denomina fuerza motriz (F) y la fuerza que se vence, es llamada resistencia (Q)Las maquinas simples mas conocidas son:

TORNO

POLEA

PALANCA

PLANO INCLINADO

F

Ventaja mecánica = Resistencia vencida

La VM se denomina teórica o ideal cuando en ella no se tienen en cuenta el peso ni la fricción (rozamiento) que experimentan las diferentes partes de la maquina. Si estos aspectos se tienden en la ventaja mecánica, entonces recibe el nombre de ventaja mecánica practica o real

Fuerza aplicada

V.M= Q

VENTAJA MECANICA

El rendimiento o eficiencia de una maquina es la relación existente entre su V.M.R y su V.M.I. esta relación es siempre menor que la unidad; se acostumbra a expresarla en porcentajes y esta dada por la expresión:

E =V.M.RV.M.I

x 100

EFICIENCIA DE UNA MAQUINA

Es una barra rígida e indeformable que puede girar alrededor de un eje o de un punto; en este ultimo caso el punto de giro se denomina punto de apoyo. En el caso mas simple actúan sobre las palancas dos fuerzas: una es la fuerza aplicada y otra es la potencia vencida. Las distancias entre los puntos de aplicación de dicha fuerza y el punto de apoyo son llamados respectivamente brazo de resistencia.

PALANCAS

Se distinguen tres clases de palancas según la posición relativa del punto de apoyo con respecto a los puntos de aplicación de la fuerza y la resistencia.

Palancas de primer genero: son aquellas cuyo punto de apoyo esta entre la resistencia y la potencia. Y el valor de VM en las palancas de primer genero dependen de la posición del punto de apoyo teniendo un valor 1, porque el brazo de la potencia puede ser igual, mayor o menor que el brazo de la resistencia.

Palancas de segundo genero: son aquellas que tienen la resistencia aplicada entre el punto de apoyo y la fuerza motriz o potencia. Y el valor de VM en una palanca de segundo genero siempre es 1, porque el brazo de la potencia siempre será mayor que el brazo de la resistencia. Por ejemplo: carretilla, martillo y remos

Palancas de tercer genero: son aquellas que tienen y la fuerza motriz o potencia entre el punto de apoyo y la resistencia. Y el valor de VM en una palanca de tercer nivel siempre es 1, porque el brazo de la potencia siempre será menor que el brazo de la resistencia. Por ejemplo: las pinzas, el pedal de la maquina de afila y la flexión del brazo.

La condición de equilibrio de las palancas esta dado por la expresión: Momento de fuerza = Momento de resistencia

F.a =Q.b

El torno no es sino una palanca con forma apropiada para que de muchas vueltas y pueda arrollar una soga.

EL TORNO

Esta constituido por un cilindro A, que puede girar alrededor de un eje horizontal X y mediante la acción de una fuerza F que se aplica en el manubrio actuando tangencialmente a la circunferencia descrita por el extremo del manubrio . El torno apoya su eje en dos soportes situados en los extremos a y b respectivamente, la resistencia R, que es la carga que se desea elevar, actúa tangencialmente al superficie del cilindro del torno.

Si R1 es el radio del manubrio y r el del cilindro, cuando la maquina este en equilibrio se cumple que:FR1 = R1 es decir:Fuerza aplicada por el radio del manubrio = resistencia por el radio del cilindro: que es la ley del equilibrio del torno

Polea es un disco acanalado en la periferia que puede girar libremente alrededor de un eje central.

LAS POLEAS

Polea Fija: es fija porque su eje esta inmóvil si deseamos sostener un peso Q con una polea fija debemos aplicar una fuerza F, para que la polea no gire y la suma de estas debe ser nula

F=Q

Polea Móvil: es aquella que esta sostenida por dos tensores, una de las cuales es la fuerza aplicado. Ya que no se apoya en el eje sino en las cuerdas. La condición para que una polea móvil este en equilibrio, es que la potencia o fuerza motriz sea la mitad de la resistencia

F = Q2

Aparejo o Polipasto: es una combinación de poleas fijas y móviles. Hay tres clases de aparejos: factorial, potencial y diferencial. Aparejo factorial: se combinan igual numero de poleas fijas y móviles. La resistencia esta sometida por tantas ramas del cordel como poleas hay, y cada cuerda realiza una fuerza igual por tanto

F = Qn

Donde n es el numero total de poleas de aparejo

Aparejo potencial: se combinan un numero cualquiera de poleas móviles con una pole fija. Cada polea móvil reduce la fuerza aplicada a la mitad de la fuerza que lo sostiene. Desacuerdo con lo anterior

F = Q2

Donde n es el numero de poleas de móviles

n

Aparejo diferencial: consta de doble polea fija de radios desiguales y una polea móvil, las cuales están enlazadas por una cadena cerrada, cuando la doble polea gira, la polea fija de menor tamaño da cordel y la mas grande toma. Como al dar una vuelta la polea pequeña da menos de lo que la grande toma, entonces la resistencia se eleva. La fuerza que hay que aplicar para vencer una resistencia Q es:

F = Q (R-r)2R

La cuña es una máquina simple que consiste en una pieza de madera o de metal terminada en ángulo diedro muy agudo. Técnicamente es un doble plano inclinado portátil. Sirve para hender o dividir cuerpos sólidos, para ajustar o apretar uno con otro, para calzarlos o para llenar alguna raja o círculo.El funcionamiento de la cuñas responden al mismo principio del plano inclinado. Al moverse en la dirección de su extremo afilado, la cuña genera grandes fuerzas en sentido perpendicular a la dirección del movimiento.Ejemplos muy claros de cuñas son hachas, cinceles y clavos aunque, en general, cualquier herramienta afilada, como el cuchillo o el filo de las tijeras, puede actuar como una cuña.

LA CUÑA

El tornillo deriva directamente de la máquina simple conocida como plano inclinado y siempre trabaja asociado a un orificio roscado. Los tornillos permiten que las piezas sujetas con los mismos puedan ser desmontadas cuando la ocasión lo requiera.Podemos considerar al tornillo como un plano inclinado enroscado alrededor de un cilindro. En un tornillo observamos una serie de espiras las cuales llamamos el paso del tornillo que es la distancia entre dos espiras del tornillo

TORNILLO

Cuanto menor sea el paso del tornillo, menor fuerza de debe ejercer para introducir el tornillo en un solido . Sin embargo a mayo numero de vueltas que den, la fuerza requerida disminuye, aunque la longitud del recorrido aumenta. Es decir, lo mismo que sucede en el pleno inclinado y la cuña