Tema 8 . Máquinas simples

1. Concepto de máquinas simples y operador.

Las máquinas simples son dispositivos muy sencillos que permiten desplegar una fuerza mayor que la que una persona podría aplicar solamente con sus músculos, o aplicarla de forma más eficaz. Combinando máquinas simples se construyen máquinas complejas.

Definición de máquina simple y operador. ¿Cuáles son las cinco máquinas simples que los antiguos griegos llamaron las cinco grandes?

2. Tipos de máquinas simples

A. El plano inclinado

Es una superficie plana que forma con la horizontal un ángulo menor a los 90°. Mediante el mismo se elevan a la altura deseada objetos que no podrían izarse directamente sin emplear fuerza muy superiores Avanzando más distancia se consigue disminuir en la misma proporción el esfuerzo empleado.

Relación de equilibrio F · D = R · HF: fuerza ejercida para subir una carga.D: distancia del plano inclinadoR: peso de la carga a elevar.H: altura del plano inclinado.

B. La cuña

Se puede utilizar para cortar (cuchillo, tijera,dierra, serrucho, etc.) separar o abrir (hacha, formón, abrelatas, et,) y apretar (sujetar puertas para que no se cierren, ensamblar piezas de madera, etcétera).

C. La palanca

Barra rígida que puede girar libremente alrededor de un punto de apoyo o de un eje o fulcro, por la acción de dos fuerzas, la resistencia y la potencia y que se usa para mover cargas pesadas.

Relación de equilibrio: F · L = R · IF: fuerza ejercidaL: distancia del punto de potencia al punto de apoyo.R: carga o resistenciaI: distancia del punto de resistencia al punto de apoyo.

Tres géneros :

- Palanca de primer género: cuando el punto de apoyo está entre la resistencia y la potencia. Ejemplo: alicates, balanza.- Palanca de segundo género: cuando la resistencia se sitúa entre el punto de apoyo y la potencia. Ejemplo: carretilla, cascanueces.- Palanca de tercer género: la potencia se encuentra entre el punto de apoyo y la resistencia.Ejemplo: pinzas, caña de pescar.

D. El tornillo

Operador capaz de multiplicar el esfuerzo que sobre él se transmite.Clasificación de los tornillos:- Según la forma del hilo: triangular, cuadrada, redonda…- Según el sentido en el que haya arrollado el hilo o filete puede ser: roscas a derechas y roscas a izquierdas.-Según el número de hilos que se arrollan simultáneamente sobre el nucleo. Las roscas pueden ser:De un hilo o entrada y de varios hilos o entradas.- Según la posición que ocupa el hilo que se arrolla da lugar a los tornillos y a las tuercas (cuando el hilo se arrolla en el exterior o interior de la pieza respectivamente).

E. La ruedaEs un elemento mecánico de forma circular, provisto de un eje sobre el que se produce el giro, que se utiliza como elemento transformador de movimiento. Transforman el movimiento circular en rectilíneo y viceversa.

Problemas para practicar

1. Un minero necesita levantar una roca que pesa 400 kgf con una palanca cuyo brazo de potencia (L) mide 35 cm., y el de resistencia (I) 70 cm, ¿qué fuerza se necesita aplicar para mover la roca? 1er género.

2. ¿Qué longitud tiene el brazo de potencia de una carretilla, si al aplicarle una fuerza de 4 kgf levanta una carga de 20 kgf de arena y su brazo de resistencia mide 0.20 m?

3. La fuerza (F) que se aplica a unas cizallas es de 20 N, siendo el brazo de potencia de 60 cm. ¿Cual será la resistencia de una lamina si se encuentra a 20 cm. del punto de apoyo?

4. ¿Qué fuerza necesita aplicar un individuo para subir un barril a un camión que pesa 150 N por un plano inclinado de 3 m de longitud, colocado a una altura de 1.50 m?

5. ¿Qué distancia deberá tener un plano inclinado para subir una caja de 125 N a una altura de 2 m con una fuerza de 60 N?