MECANISMOS - Instituto de Enseñanza Secundaria La … · 2014-04-14 · MECANISMOS CURSO 2013/14...

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    MECANISMOSMECANISMOSMECANISMOSMECANISMOS

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    1. INTRODUCCIN

    MECANISMO: Son elementos destinados a transmitir y/o transformar fuerzas y/o movimientos desde un elemento motriz (motor) a un elemento conducido (receptor).

    Los mecanismos permiten al ser humano realizar determinados trabajos con mayor comodidad y menor esfuerzo.

    TIPOS DE MOVIMIENTOS.

    - Lineal: El objeto se mueve describiendo una lnea recta.

    - Circular: El objeto se mueve describiendo una circunferencia o arco de circunferencia.

    ELEMENTOS DE UN MECANISMO

    - Movimiento de entrada: Movimiento que realiza una persona, animal o un motor sobre alguna parte del mecanismo.

    - Movimiento de salida: Movimiento que realiza el propio mecanismo sobre otra parte de s mismo

    Ejemplos de mecanisms. Identifica los movimientos de entrada y salida

    TIPOS DE MECANISMOS

    - Mecanismos de transmisin: Los movimientos de entrada y salida son del mismo tipo (los dos lineales o los dos circulares)

    - Mecanismos de transmisin lineal: Los dos movimientos son lineales

    - Mecanismos de transmisin circular: Los dos movimientos son circulares.

    - Mecanismos de transformacin: Los movimientos de entrada y salida son de distinto tipo (uno lineal y otro circular)

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    2. MECANISMOS REDUCTORES Y MULTIPLICADORES

    Uno de los objetivos de los mecanismos es conseguir realizar un movimiento con menor esfuerzo que si

    lo hiciramos sin l. Para ello tenemos los mecanismos REDUCTORES.

    Con una fuerza pequea se levanta un peso enorme.

    Fuerza pequea a la entrada

    Fuerza grande a la salida

    El mecanismo no puede crear fuerza GRATIS. A costa de ganar fuerza, con el mecanismo perdemos

    velocidad. La piedra se mover ms lenta que las manos de la persona.

    Velocidad grande a la entrada Velocidad pequea a la salida

    Sin embargo hay otros mecanismos que tienen el efecto contrario. Se necesita realizar ms fuerza que si

    no utilizramos el mecanismo. Son los mecanismos MULTIPLICADORES.

    Las ruedas giran ms rpido que los pedales

    Velocidad pequea a la entrada Velocidad grande a la salida

    El mecanismo no puede crear velocidad GRATIS. A costa de ganar velocidad,

    perdemos fuerza. Si giramos la rueda con la mano, nos costar menos que

    si lo hacemos a travs de los pedales.

    Fuerza grande a la entrada Fuerza pequea a la salida

    CUADRO RESUMEN

    MECANISMO REDUCTOR

    Pierde Velocidad // Gana Fuerza

    MULTIPLICADOR Gana Velocidad // Pierde Fuerza

    Elemento de Entrada Elemento de Salida Elemento de Entrada Elemento de Salida

    VELOCIDAD

    RPIDO

    LENTO

    LENTO

    RPIDO

    FUERZA

    DBIL

    FUERTE

    FUERTE

    DBIL

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    3. TIPOS DE MECANISMOS

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    4. LA PALANCA

    DEFINICIN: Es una barra rgida que gira en torno a un punto de apoyo o fulcro. Cualquier fuerza que se aplique sobre la barra hace que sta gire respecto al punto de apoyo. En la siguiente imagen se observan los elementos que componen la palanca.

    R (Resistencia): Peso que se desea levantar. Fuerza que se opone al movimiento

    F (Fuerza): Fuerza que el usuario realizar con objeto de levantar el peso.

    Punto de apoyo (Fulcro): Punto sobre el que gira la barra. si d>r reductor // si d

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    EJERCICIOS: en todos los ejercicios tendremos como dato 3 de los 4 datos y tendremos que calcular el que falta. El que falta puede ser cualquiera de los 4. Las frmulas para cada caso son

    las siguientes. F = (R x r) / d R = (F x d) / r d = (R x r) / F r = (F x d) / R

    EJEMPLOS DE EJERCICIOS: 1) Qu fuerza habr que realizar para levantar un peso de 50 kg si utilizamos una palanca de 1 grado en la que hacemos la fuerza a 2 metros del punto de apoyo y la carga a levantar se sita a 1 metro del punto de apoyo? Sol: 25 kg 2) A qu distancia del punto de apoyo deberamos hacer la fuerza en el ejercicio anterior, si queremos poder levantar el peso de 50 kg, haciendo slo 10 kg de fuerza, manteniendo la carga a 1 metro del punto de apoyo? Sol: 5 m

    3) Si mantenemos los 2 metros de distancia del ejercicio 1 y queremos levantar el peso de 50 kg, haciendo slo una fuerza de 10 kg, a qu distancia del punto de apoyo debemos situar la carga? Sol: 0,4 m (40 cm)

    4) Qu peso podemos levantar con la palanca del ejercicio 1, si ejercemos una fuerza de 50 kg? Sol: 100 kg

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    5. LA POLEA FIJA

    DEFINICIN: Es una rueda acanalada por donde se introduce una cuerda o correa. Se utilizan para elevar cargas con mayor comodidad, ya que cambian el sentido de la fuerza. Para elevar un peso con la polea, en lugar de hacer fuerza hacia arriba, habr que hacerlo hacia abajo. La fuerza que hay que ejercer es la misma, pero hacia abajo podemos hacer ms fuerza, al utilizar nuestro propio peso.

    Como la FUERZA = RESISTENCIA es un mecanismo donde el efecto de la fuerza no aumenta ni disminuye.

    6. LA POLEA MVIL

    La polea mvil es un mecanismo similar a la polea fija, con la gran ventaja que le permite subir pesos con menos esfuerzos.

    Como se observa en la siguiente figura, La fuerza necesaria (F) para elevar un cuerpo (R) es menor que el peso del propio cuerpo.

    F=R/2

    En la figura siguiente se observa el secreto de por qu se puede levantar un peso aplicando una fuerza menor. Dada la configuracin del sistema, la distancia que sube el peso es menor que la distancia que baja la cuerda por el lado de la Fuerza. Esto quiere decir que la velocidad de subida del peso es inferior a la velocidad que le aplica la fuerza. Esta disminucin de velocidad es la que permite multiplicar la fuerza.

    Recuerda: - Mecanismos que disminuyen la velocidad, aumentan la fuerza. - Mecanismos que aumentan la velocidad, disminuyen la fuerza.

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    7. POLIPASTO POTENCIAL

    Un polipasto es un conjunto de poleas, en el que alguna o algunas poleas estn fijas y otras mviles.

    Si tenemos slo 1 polea fija, estamos hablando de un polipasto potencial.

    Como se observa en la figura, la fuerza necesaria a aplicar, ser inferior al peso a levantar.

    La fuerza necesaria depender del nmero de poleas mviles que tenga el polipasto.

    donde n es el nmero de poleas mviles.

    8. POLIPASTO FACTORIAL

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    9. ENGRANAJES

    Un engranaje son dos ruedas dentadas engranadas entre s. Cuando una gira (gracias a un motor o a la fuerza de una persona o animal) la otra rueda se ve arrastrada, ya que los dientes de la primera rueda empujan a los dientes de la segunda.

    La primera rueda (la que es movida por el motor, la persona o el animal) es la rueda motriz (elemento motriz) y la arrastrada es la rueda conducida (elemento conducido)

    IMPORTANTE: El sentido de giro de las ruedas cambia de una a otra. Si una gira en sentido horario, la otra lo har en sentido antihorario.

    Siempre girar ms rpido la rueda ms pequea. Y los clculos se realizarn con la siguiente frmula.

    Como ves, la frmula tiene el mismo aspecto que la de la palanca. Se resuelve de la misma manera.

    En todos los problemas conoceremos 3 de los 4 datos y nos pedirn calcular el desconocido. ste puede ser cualquiera de los cuatro.

    Multiplicador o Reductor?

    Si la Rueda motriz es la pequea REDUCTOR Si la Rueda motriz es la grande MULTIPLICADOR

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    10.RUEDAS DE FRICCIN

    Las ruedas de friccin son parecidos a los engranajes, con la diferencia de que la transmisin del movimiento se realiza por rozamiento. En los engranajes eran los dientes los que transmitan el movimiento.

    La primera rueda (la que es movida por el motor, la persona o el animal) es la rueda motriz (elemento motriz) y la arrastrada es la rueda conducida(elemento conducido).

    IMPORTANTE: Fjate que el sentido de giro de las ruedas cambia de una a otra. Si una gira en sentido horario, la otra lo har en sentido antihorario.

    La frmula para calcular las velocidades es similar a la de los engranajes, cambiando el nmero de dientes (Z) por el dimetro de las ruedas (D)

    Igual que en los engranajes, dependiendo del tamao de las ruedas, el mecanismo ser reductor (reduce la velocidad) o multiplicador (aumenta la velocidad). Se considera que la rueda 1 es la motriz (aunque no est dibujado el motor o la persona que mueve la rueda)

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    11.ENGRANAJES CON CADENA

    Engranajes con cadena son dos ruedas dentadas, unidas con una cadena, en cuyos eslabones se introducen los dientes de ambas ruedas.

    Es la cadena quien transmite el movimiento y la fuerza de una rueda a otra.

    La gran diferencia con respecto al engranaje, es que en esta ocasin las ruedas giran en el mismo sentido, mientras que antes lo hacan en sentidos inversos.

    La frmula para calcular las velocidades es la misma que para los engranajes:

    12. POLEAS CON CORREA

    Poleas con correa son ruedas de friccin unidas mediante una correa. Es la correa quien transmite el movimiento y al fuerza de una rueda a otra.

    La principal diferencia con respecto a las ruedas de friccin es que ahora las dos ruedas girar en la misma direccin.

    La frmula de clculo es la misma

    Siendo :

    D1= Dimetro de la rueda motriz N1= Velocidad de la rueda motriz (rpm) D2= Dimetro de la rueda conducida N2= Velocidad de la rueda conducida (rpm)

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    13. TORNILLO SINFIN

    El tornillo sinfn est compuesto por un tornillo, cuya rosca est engranada con los dientes de una rueda dentada.

    Como se observa en la figura, el giro del tornillo(elemento motriz) obliga a girar a la rueda dentada (elemento conducido).

    El giro de la rueda dentada es mucho ms lento. Cada vuelta que da el tornillo, avanza un diente de la rueda. Cuantos ms dientes tenga la rueda, ms despacio girar esta.

    Se trata, por tanto, de un elemento reductor, en el que el elemento conducido gira ms despacio que el motor. En el mecanismo perdemos mucha velocidad, pero tambin ganamos mucha fuerza.