Maquinas Simples

MAQUINAS SIMPLES

Muchos imaginan que una máquina es quizás un artefacto complicado con cientos de partes móviles, accionado por alguna clase de motor o por electricidad. En realidad, hasta herramientas tan simples como un martillo y un destornillador son máquinas. Para un científico una máquina es cualquier objeto que permite efectuar un trabajo con menos esfuerzo que si lo hiciéramos sólo con nuestros propios cuerpos. Uno podría esforzarse alzando un gran peso a mano, pero puede a menudo empujar el peso hacía arriba sobre un plano inclinado, tal como una rampa, con toda facilidad. La cantidad de trabajo que se efectuará es la misma en cada caso, pero nos permite ahorrar esfuerzos. Por tanto, el plano inclinado es una máquina.

Si tuviéramos que es armar una máquina complicada, como una escribir, encontraríamos que está formada por una cantidad de elementos más simples.

Existen en realidad sólo seis clases de tales elementos básicos, que llamamos máquina simple. Son: la palanca, el plano inclinado, la cuña, el tornillo, el torno y la polea.

ENUMERACIÓN DE MÁQUINAS SIMPLES

 Rueda

 Mecanismo de biela – manivela

 Cuña

 Palanca

 Plano inclinado

 Polea

 Tuerca hucillo

Esta lista, sin embargo, no debe considerarse definitiva e inamovible. Algunos autores consideran a la cuña y al tornillo como aplicaciones del plano inclinado; otros incluyen a la rueda como una máquina simple; también se considera el eje con ruedas una máquina simple, aunque sean dos de estas juntas por ser el resultado.

PALANCA.

Una palanca es una máquina simple formada por una barra rígida que puede girar alrededor de un punto de apoyo.

Hay varios tipos de palancas, pero en todas ellas hay un punto donde se coloca el cuerpo que se quiere mover, llamaremos a ese cuerpo carga o resistencia, y otro punto donde se aplicará la fuerza para mover a la carga, a esa fuerza la llamaremos potencia.

A las distancias entre el punto de apoyo y los puntos de aplicación de carga y potencia se les llama brazo.

En el esquema siguiente, el balde que se intenta levantar es la carga, la fuerza ejercida por la persona es la potencia.

A las distancias entre el punto de apoyo y la carga se les llama brazo de carga, y entre el punto de apoyo y donde aplicamos la fuerza las llamaremos brazos de potencia.

La finalidad de una palanca es conseguir mover una carga grande a partir de una fuerza o potencia muy pequeña.

El funcionamiento de las palancas está basado en una ley que llamaremos ley de los momentos.

Para comprender la ley de los momentos vamos a estudiar el ejemplo de un sube y baja. En el asiento de la derecha se ha sentado una persona muy delgada, Sergio, que pesa 54 kg, y en el de la izquierda otra algo más obesa, Karina, que pesa 90 kg. Sergio se encuentra sentado a dos metros del punto de apoyo y Karina está sentada a un metro veinte del punto de apoyo.

El sube y baja es una palanca, y como sobre cualquier otra palanca actúan tres fuerzas. Por un lado tenemos el peso de cada una de las dos personas sentadas sobre él, que actúan hacia abajo. Por otro tenemos la fuerza que ejerce el punto de apoyo hacia arriba que impide que el balancín se caiga al suelo. El peso de Sergio por si solo tendería a hacer girar el balancín en el sentido de las agujas del reloj.

El peso de Karina tendería a girarlo en el sentido contrario. La fuerza ejercida por el punto de apoyo no haría girar al sube y baja. Como Karina es más pesada que Sergio podríamos pensar que el sube y baja va a girar en sentido contrario a las agujas del reloj. Sin embargo eso no es lo que ocurre, está en equilibrio.

La razón para ello es que la capacidad para producir giro que tiene una fuerza no depende solamente de su valor, si no también de la distancia que hay entre el punto de giro y el punto de aplicación de la fuerza, lo que llamábamos brazo.

Cuanto mayor sea el brazo mayor será la capacidad de giro, a esa capacidad de giro se le llama momento.

Tipos de palancas

De acuerdo con la posición de la potencia y de la resistencia con respecto al punto de apoyo, se consideran tres clases de palancas, que son:

De primer género: El punto de apoyo está entre la carga y el punto de aplicación de la potencia, por ejemplo el sube y baja, las tenazas, las tijeras.

De segundo género: La carga está entre el punto de apoyo y la fuerza, por ejemplo una carretilla, un cascanueces.

De tercer género: El punto de aplicación de la fuerza está entre el punto de apoyo y la carga, por ejemplo unas pinzas de depilar, una escoba, una pala de obra.

En este caso el brazo de palanca de la carga es mayor que el de la fuerza, por lo tanto la fuerza a aplicar es mayor a la que necesitaríamos si no utilizáramos palanca.

La finalidad de la palanca en este caso es el conseguir aplicar la fuerza de una forma más cómoda.

MAQUINA DE BIELA - MANIVELA

Ambos sistemas (biela-manivela y excéntrica-biela) permiten convertir el movimiento giratorio continuo de un eje en uno lineal alternativo en el pie de la biela. También permite el proceso contrario: transformar un movimiento lineal alternativo del pie de biela en uno en giratorio continuo en el eje al que está conectada la excéntrica o la manivela (aunque para esto tienen que introducirse ligeras modificaciones que permitan aumentar la inercia de giro).

Este mecanismo es el punto de partida de los sistemas que aprovechan el movimiento giratorio de un eje o de un árbol para obtener movimientos lineales alternativos o angulares; pero también es imprescindible para lo contrario: producir giros a partir de movimientos lineales alternativos u oscilantes.

En la realidad no se usan mecanismos que empleen solamente la manivela (o la excéntrica) y la biela, pues la utilidad práctica exige añadirle algún operador más como la palanca o el émbolo, siendo estas añadiduras las que permiten funcionar correctamente a máquinas tan cotidianas como: motor de automóvil, limpiaparabrisas, rueda de afilar, máquina de coser, compresor de pistón, sierras automáticas.

El sistema biela-manivela emplea, básicamente, una manivela, un soporte y una biela cuya cabeza se conecta con el eje excéntrico de la manivela (empuñadura).

Para el sistema excéntrica-biela se sustituye la manivela por una excéntrica, conectando la biela al eje excéntrico y siendo el resto del mecanismo semejante al anterior.

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