Maquinas Simples

MAQUINAS SIMPLES

Es fundamental que se aclare en la definición, que no se debe confundir a una máquina simple con componentes de máquinas, o piezas para éstas, ni con sistemas de regulación o control de otra fuente de energía. Las máquinas simples transforman fuerzas aplicadas o potencias, en otra resistencia o fuerza saliente, esto de acuerdo al principio de conservación de la energía.

Las máquinas simples que conocemos hoy en día, se encuentran formadas por ciertos mecanismos que son sin rozamiento, esto quiere decir que no pierden energía por el efecto del rozamiento.

Éstas son máquinas teóricas que nos ayudan a establecer la relación entre la fuerza aplicada, su dirección y sentido, su desplazamiento, y la fuerza resultante, también aquí, su desplazamiento, sentido y dirección.

Las máquinas simples cumplen con lo que se denomina como conservación de energía; ésta última no se crea ni se destruye, simplemente se transforma. En física se dice que la fuerza por el espacio aplicado, lo que se denomina trabajo aplicado, debe ser igual a la fuerza por el espacio resultante, que se conoce como trabajo resultante. Una definición muy común de máquina simple es un artefacto que no crea ni destruye el trabajo mecánico, sino que tiene como fin transformar algunas de sus características.

Las máquinas son dispositivos que transfieren la energía de una parte a otra del sistema mediante la realización de un trabajo que sería difícil llevar a cabo de otra forma.

No importa qué tan complicada sea una máquina, básicamente es una combinación de máquinas simples.

Las máquinas básicas son: la palanca, el plano inclinado y la prensa hidráulica. Las dos primeras y mediante ligeras modificaciones se obtienen máquinas simples como la rueda y el eje, el torno, la polea, la cuña y el tornillo.

En toda máquina intervienen dos fuerzas: el esfuerzo que se aplica a la máquina y la resistencia ejercida por la máquina.

EFICIENCIA DE MÁQUINAS SIMPLES

Una máquina simple es un dispositivo que transforma en trabajo útil la fuerza aplicada. Por medio de un malacate o cabrestante podemos convertir una pequeña fuerza, dirigida hacia abajo, en una gran fuerza que se dirige hacia arriba y nos permite elevar una carga. A veces, en la industria se manipulan muestras de material radiactivo muy delicado, mediante máquinas con las cuales la fuerza aplicada se reduce en forma considerable. Las poleas simples se pueden usar para cambiar la dirección de una fuerza aplicada sin afectar su magnitud. El estudio de las máquinas y su eficiencia es fundamental para la aplicación productiva de la energía.

MÁQUINAS SIMPLES Y EFICIENCIA

En una máquina simple, el trabajo de entrada se realiza mediante la aplicación de una sola fuerza, y la máquina realiza el trabajo de salida a través de otra fuerza única. Durante una operación de este tipo (figura 12-1) ocurren tres procesos:

1. Se suministra trabajo a la máquina.

2. El trabajo se realiza contra la fricción.

3. La máquina realiza trabajo útil o de salida.

De acuerdo con el principio de la conservación de la energía, estos procesos se relacionan de la siguiente forma:

Trabajo de entrada = trabajo contra la fricción + trabajo de salida

La cantidad de trabajo útil producido por una máquina nunca puede ser mayor que el trabajo que se le ha suministrado. Siempre habrá una pérdida debido a la fricción o a la acción de otras fuerzas disipativas. Por ejemplo, cuando se introduce aire en un neumático de bicicleta por medio de una pequeña bomba manual, se ejerce una fuerza descendente sobre el émbolo, forzando el aire hacia el neumático. Parte de este trabajo de entrada se pierde a causa de la fricción y esto puede verificarse fácilmente sintiendo como se calienta el cilindro de la bomba manual. Cuanto más se reduzca la pérdida de fricción en una máquina, tanto más provecho se obtendrá del esfuerzo realizado. Dicho de otro modo, la eficiencia de una máquina se puede medir comparando su trabajo de salida con el trabajo que se le suministró.

Polea Dispositivo mecánico de tracción o elevación, formado por una rueda o roldana montada en un eje, con una cuerda que rodea la circunferencia de la rueda. Tanto la polea como la rueda y el eje pueden considerarse máquinas simples que constituyen casos especiales de la palanca.

Una polea fija no proporciona ninguna ventaja mecánica, es decir, ninguna ganancia en la transmisión de la fuerza: sólo cambia la dirección o el sentido de la fuerza aplicada a través de la cuerda, mientras una polea móvil disminuye la mitad del peso del cuerpo.

Las poleas son ruedas que tienen el perímetro exterior diseñado especialmente para facilitar el contacto con cuerdas o correas

En toda polea se distinguen tres partes: cuerpo, cubo y garganta.

El cuerpo es el elemento que une el cubo con la garganta. En algunos tipos de poleas está formado por radios o aspas para reducir peso y facilitar la ventilación de las máquinas en las que se instalan.

El cubo es la parte central que comprende el agujero, permite aumentar el grosor de la polea para aumentar su estabilidad sobre el eje. Suele incluir un chavetero que facilita la unión de la polea con el eje o árbol.

La garganta (o canal) es la parte que entra en contacto con la cuerda o la correa y está especialmente diseñada para conseguir el mayor agarre posible. La parte más profunda recibe el nombre de llanta. Puede adoptar distintas formas (plana, semicircular, triangular) pero la más empleada hoy día es la trapezoidal.

Básicamente la polea se utiliza para dos fines: cambiar la dirección de una fuerza mediante cuerdas o transmitir un movimiento giratorio de un eje a otro mediante correas.

1° Aquí un ejemplo de las poleas en el momento en el que dos sogas o cuerdas cambian el sentido de una fuerza y aquí en este cuerpo la bandera es un ejemplo de el cambio por que va de arriba hacia abajo.

Plano inclinado

El plano inclinado es una máquina simple que permite subir objetos realizando menos fuerza. Para calcular la tensión de la cuerda que equilibra el plano, descomponemos las fuerzas y hacemos la sumatoria sobre cada eje. Es recomendable girar el sistema de ejes de tal forma que uno de ellos quede paralelo al plano. Con esto se simplifican las cuentas ya que la sumatoria de fuerzas en X tiene el mismo ángulo que la tensión que lo equilibra.

El plano inclinado es una

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