Unidad 5 mecanismo

1. UNIDAD 5
Máquinas y Mecanismos
1

2. 2
1. ¿Cómo funcionan las máquinas?
https://www.youtube.com/watch?v=wfUElpIHMz8

3. PLANO INCLINADO:
El plano inclinado se
emplea para facilitar el
movimiento de un objeto
cuando se quiere trasladar
a una posición más
elevada. Cuanto menor sea
el ángulo del plano, menor
será la fuerza necesaria
para mover el objeto.
PALANCA:
La palanca es una barra
rígida cuya función es
transmitir fuerza y
movimiento.
La fuerza aplicada en un
extremo provoca un giro en
el extremo opuesto.
RUEDA:
La rueda es un elemento
que dispone de un centro
geométrico del que todos
los puntos de su periferia
están equidistantes. Y en su
centro se sitúa el eje, si la
rueda se mueve, el eje se
moverá igualmente.
3
Las máquinas simples son los elementos más básicos y sencillos que se emplean para
componer mecanismos más complejos.
Realizan su trabajo en una sola etapa y básicamente son 3:
2. Máquinas Simples

4. 3. Mecanismos
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El desarrollo técnico del ser humano comenzó con el empleo de primitivas herramientas y
útiles que le permitían realizar trabajos con mayor facilidad que con el uso de sus manos.
Con el tiempo, el ser humano ha creado mecanismo y máquinas para poder controlar su
entorno y así, utilizarlos en su beneficio.
Existe una gran variedad de mecanismos, unos convierten movimientos, otros los trasladan
y algunos, modifican velocidades. Todo ello para hacer funcionar multitud de objetos que
nos hacen la vida más sencilla.
¿Qué sabes sobre mecanismos?
1. ¿Sabes cuáles fueron los primeros mecanismos que empleó la
humanidad? ¿Conoces diferentes formas que faciliten levantar o
mover cargas pesadas?
2. ¿Has visto alguna vez un mecanismo que cambie el tipo de
movimiento en alguno de sus componentes?
3. ¿Dónde podemos encontrar el mecanismo conocido como
cigüeñal?

5. 4. Mecanismos vs Estructuras
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Mientras que las estructuras soportan las fuerzas de un modo estático, los mecanismos
permiten el movimiento de los objetos.
Los mecanismos son elementos destinados a transmitir y transformar fuerzas y
movimientos desde un elementos motriz (motor) a un elemento receptor.
Permiten al ser humano realizar determinados trabajos con una mayor
comodidad y menor esfuerzo.
Según su función, los mecanismos se pueden
clasificar en:
Mecanismos de TRANSMISIÓN del movimiento:
Transmiten el movimiento, la fuerza y la potencia
producidos por un elemento motriz hasta otro punto.
Mecanismos de TRANSFORMACIÓN del movimiento:
Transforman un movimiento circular en rectilíneo o
viceversa.

6. 5. Tipos de Movimientos
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Dependiendo de la trayectoria que describen, los movimientos los clasificamos en:
 LINEAL: La trayectoria del movimiento tiene forma de línea
recta, como por ejemplo el subir y bajar un peso con una polea,
el movimiento de una puerta corredera...
 CIRCULAR: La trayectoria del movimiento tiene forma de circunferencia. Por ejemplo: el
movimiento de una rueda o el movimiento de la broca
de un taladrado.
 ALTERNATIVO: La trayectoria del movimiento tiene forma de línea recta pero es un
movimiento de ida y vuelta. Por ejemplo, el movimiento de
la hoja de una sierra de calar.

7. 6. Clasificación de los Mecanismos
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Mecanismos de transmisión del movimiento
LINEAL
PALANCAS
POLEAS
POLIPASTOS
CIRCULAR
RUEDAS
POLEAS CON CORREAS
ENGRANAJES
TORNILLO SIN FIN
Mecanismos de transformación del movimiento
DE CIRCULAR A
LINEAL
TORNILLO-TUERCA
MANIVELA-TORNO
PIÑÓN-CREMALLERA
CIRCULAR A
ALTERNATIVO
LEVA
EXCÉNTRICA
BIELA – MANIVELA
CIGÜEÑAL

8. 7. Mecanismos de Transmisión Lineal
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7.1. Palancas
Las palancas son barras rígidas que giran entorno a un punto de apoyo (A). En un punto de la barra se
aplica una fuerza (F) con el fin de vencer una resistencia (R), provocando un giro en el extremo opuesto.
Por lo tanto, al realizar un movimiento lineal de bajada en un extremo de la palanca, el otro extremo
experimenta un movimiento lineal de subida.
LEY DE LA PALANCA
Cuando el producto de la fuerza por su distancia al punto
de apoyo es igual al producto de la resistencia por su
distancia al punto de apoyo, la palanca se encuentra en
equilibrio.
F · D = R · r
D r
Dependiendo de la posición entre la fuerza, la resistencia y el apoyo, existen 3 tipos de palancas.
PRIMER GRADO:
El punto de apoyo está entre F y R:
SEGUNDO GRADO:
La resistencia está entre F y A.
TERCER GRADO:
La fuerza está entre R y A

9. 7. Mecanismos de Transmisión Lineal
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7.2. Ejemplos de Palancas
PRIMER GRADO
SEGUNDO GRADO
TERCER GRADO
Ejemplo:
¿Qué peso resistente podrá elevar una fuerza de 200 N con una
palanca de primer grado, si los brazos motor y resistente miden
respectivamente 3 y 1 metros?
F · D = R · r
200 N · 3 m = R · 1 m
600 N · m / 1 m = R
600 N = R

10. 7. Mecanismos de Transmisión Lineal
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7.3. Poleas
Una polea es una rueda ranurada que gira alrededor de un eje. Éste se encuentra sujeto a una superficie
fija. Por la ranura de la polea se hace pasar una cuerda o cable que permite vencer de forma cómoda una
resistencia (R) aplicando una fuerza (F). Las poleas pueden ser fijas o móviles.
POLEA FIJA:
Se encuentra en equilibrio cuando la
fuerza a aplicar (F) es igual a la
resistencia (R) que presenta la carga;
es decir cuando F = R.
Sirve para
elevar y
bajar cargas
fácilmente.
POLEA MÓVIL:
Polea conectada a una cuerda que tiene uno de
sus extremos fijo y el otro móvil, de modo que
puede moverse linealmente.
Se encuentra en
equilibro
cuando F = R/2.
Así, el esfuerzo
para vencer la
resistencia se
reduce a la mitad.
Ejemplo:
¿Qué fuerza hará falta realizar para levantar una masa de 40 kg con una polea móvil?
En una polea móvil, F = R/2, por lo tanto:
F = 40 kg / 2 = 20 kg

11. 7. Mecanismos de Transmisión Lineal
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7.4. Polipastos
Un polipasto es un montaje compuesto de varias poleas fijas y móviles. Las poleas fijas se emplean para
modificar la dirección de la fuerza que ejercemos sobre la fuerza, mientras que las poleas móviles reducen
el esfuerzo a aplicar.
La fuerza necesaria para equilibrar el sistema dependerá del número de poleas y de cómo estén
configuradas. Este tipo de sistema se encuentra en grúas, montacargas, ascensores....
Ejemplo 1 Ejemplo 2 Ejemplo 3

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8.1. Ruedas 8.2 Poleas con correas
Las ruedas de fricción son sistemas
de dos o más ruedas que se
encuentran en contacto directo.
Una de las ruedas se denomina
rueda motriz o conductora porque al moverse
provoca el movimiento de la otra rueda, llamada
conducida, que se ve arrastrada por la primera. El
sentido de giro de la rueda conducida es
contrario a la de la rueda motriz.
Son conjuntos de poleas o ruedas situadas a cierta
distancia que giran al mismo tiempo por efecto de
una correa. En este caso, las dos poleas pueden
girar en el mismo sentido o en el contrario,
dependiendo de cómo estén colocadas las correas.
La relación de transmisión es el cociente entre la velocidad de giro de la rueda conducida y la velocidad de
giro de la rueda motriz. Dicha relación depende del tamaño de las ruedas y se expresa con la siguiente
ecuación:
D es el diámetro de las ruedas o poleas y n es su velocidad en r.p.m. (revoluciones por minuto)
Según el valor de la relación de transmisión existen tres tipos de sistemas de ruedas o poleas:
Sistema reductor: Cuando la relación de transmisión < 1
Sistema multiplicador: Cuando la relación de transmisión > 1
No varía la velocidad: Cuando la relación de transmisión es = 1.
8. Mecanismos de Transmisión Circular

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8.3. Engranajes
Son unos sistemas de ruedas que poseen salientes denominados dientes
que encajan entre sí. De ese modo, unas ruedas arrastran a las otras. Por
tanto, los engranajes trasmiten el movimiento circular entre dos ejes pró-
ximos (paralelos, perpendiculares u oblicuos).
En este caso, la relación de transmisión depende de las velocidades de giro de las ruedas y del número de
dientes que poseen, de acuerdo con la siguiente ecuación:
Z es el número de dientes de las ruedas y n es su velocidad en r.p.m. (revoluciones por minuto)
Según el valor de la relación de transmisión existen tres tipos de sistemas de engranajes:
Sistema reductor: Cuando la relación de transmisión < 1
Sistema multiplicador: Cuando la relación de transmisión > 1
No varía la velocidad: Cuando la relación de transmisión es = 1.
Los engranajes son empleados en máquinas industriales, en automoción, así como en artículos domésticos,
taladros, batidoras, juguetes, relojes…
8. Mecanismos de Transmisión Circular

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9.1. Tornillo Sinfín
El tornillo es el elemento más simple para convertir un movi-
miento de giro en un movimiento lineal de avance y retroceso.
Este mecanismo tiene más de dos mil años de antigüedad y
consiste en un cilindro al que se le ha realizado un roscado.
Entre las aplicaciones del tornillo, la más común es la de formar
un conjunto con una tuerca, que lleva la misma rosca interior que el tornillo.
El tornillo sinfín-corona es un mecanismo basado en el tornillo,
compuesto por 2 elementos: el tornillo sinfín, que actúa como
elemento motriz, y la rueda dentada, que actúa como
elemento conducido (también llamado corona). La rosca del
tornillo engrana con los dientes de la rueda de modo que los
ejes de transmisión de ambos son perpendiculares entre sí.
Se emplea en mecanismos que necesiten una gran reducción
de velocidad (por cada vuelta del tornillo, la rueda dentada
avanza un diente): clavijas de guitarra, reductores de velocidad
para motores eléctricos, manivelas para andamios,
cuentakilómetros....
9. Mecanismos de Transformación
Circular - Lineal

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9.2. Manivela - Torno
Una manivela es una barra unida a un eje al que hace girar. La
fuerza que se necesita para girar este eje es menor que la que
haría falta aplicar directamente. El mecanismo manivela-torno
consiste en un cilindro horizontal (tambor) sobre el que se enrolla
(o desenrolla) una cuerda o cable cuando le comunicamos un
movimiento giratorio a su eje.
9.3. Piñón - Cremallera
Este mecanismo está formado por una rueda dentada (piñón) que engrana con una barra también dentada
llamada cremallera. Este mecanismo permite transformar el movimiento circular del piñón en movimiento
rectilíneo en la cremallera (o viceversa). Dicho de otro modo, cuando el piñón gira, sus dientes empujan
los de la cremallera, provocando el desplazamiento lineal de ésta.
Si lo que se mueve es la cremallera, sus dientes empujan a los del
piñón consiguiendo que éste gire sobre su eje. Es por tanto, un
mecanismo reversible.
9. Mecanismos de Transformación
Circular - Lineal

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10.1. Excéntrica y Leva
Una leva es una pieza con perfil ovalado unida a un eje que no
pasa por su centro geométrico.
Una rueda excéntrica es un círculo perfecto en el que su centro
geométrico no coincide con su centro de giro.
10. Mecanismos de Transformación
Circular - Alternativo
Ambos mecanismos van acompañados de un
elemento seguidor que está permanentemente
en contacto con la leva por la acción de un
muelle.
El conjunto permite convertir el movimiento rotativo en un movimiento lineal,
pero no al revés. El giro del eje hace que el contorno de la leva empuje al
seguidor que realizará un movimiento ascendente y descendente.

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10.2. Biela - Manivela
El conjunto biela – manivela es un sistema
mecánico formado por una biela, que es una barra
que realiza un movimiento alternativo, y que va
articulada con una manivela, que es una pieza más
corta y que realiza un movimiento circular.
Por lo tanto, este mecanismo sirve para
transformar un movimiento circular en uno
alternativo, o viceversa.
10. Mecanismos de Transformación
Circular - Alternativo

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10.3. Cigüeñal
Un cigüeñal es un conjunto de manivelas asociadas
sobre un mismo eje.
Se utiliza para convertir un movimiento rotativo
continuo en uno lineal alternativo. Es empleado
principalmente en motores.
10. Mecanismos de Transformación
Circular - Alternativo

19. EJERCICIOS - PALANCAS
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1. Observa los siguientes dibujos. Cada cuadrado azul tiene una masa de 2 kg y cada segmento de la
palanca mide 1 m. Para cada una de las palancas mostradas, indica si está en equilibrio o hacia donde
se inclinará:
2. Rellena la siguiente tabla con los datos que faltan para que la palanca esté en equilibrio. Tras rellenar
la tabla contesta las preguntas que figuran a continuación:
a) ¿Qué le pasa a la fuerza, al disminuir el brazo de la resistencia, manteniendo los otros
parámetros constantes?
b) ¿Qué le pasa a la fuerza, al disminuir el brazo de la fuerza, manteniendo los otros parámetros
constantes?
c) ¿Qué le pasa a la fuerza, al disminuir la resistencia a vencer, manteniendo los otros parámetros
constantes?

20. EJERCICIOS - PALANCAS
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3. Observa los siguientes dispositivos y en cada uno de ellos identifica dónde se encuentra la resistencia
(R), el punto de apoyo (A) y la fuerza (F) e indica a qué grado de palanca pertenecen:
4. Calcula la fuerza que tendremos que realizar para mover un objeto de 100 kg con una palanca de
primer grado sabiendo que los brazos de la resistencia y de la fuerza son 50 cm y 150 cm,
respectivamente.
5. Calcula la longitud del brazo de la fuerza si para mover con una palanca un cuerpo de 120 kg se aplica
una fuerza equivalente de 40 kg. El brazo de la resistencia es de 15 cm.
6. Calcular la fuerza que tendré que hacer para mover una piedra de
90 kg con la palanca mostrada en la figura. ¿De qué grado es dicha
palanca?
7. Con la carretilla de la figura queremos transportar dos sacos de
cemento de 50 kg.
a) Indicar el tipo de palanca
b) Calcular la fuerza que deberemos realizar para levantar
dicho peso.

21. EJERCICIOS - PALANCAS
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8. Con los alicates de la figura se quiere cortar un cable que opone
una resistencia equivalente a 2 kg. Responde a las siguientes preguntas:
a) ¿De qué grado es la palanca mostrada?
b) Calcula la fuerza que tendremos que aplicar para cortar el cable.
9. Observa el balancín de la figura:
a) Pablo pesa 50 kg y está sentado a 1 m del punto de apoyo ¿a qué distancia del punto de apoyo
deberá colocarse María, que pesa 25 kg para equilibrar el balancín?
b) Si Pablo pesara 45 kg y estuviera sentado a 0,5 m del punto de apoyo, ¿cuánto debería pesar
María como mínimo para levantarlo, si se sitúa a 1 m del punto de apoyo?
10. Observa los dos esquemas de palancas mostrados, donde R es la resistencia a vencer, y responde:
a) ¿De qué grado son las palancas esquematizadas?
b) ¿Con cuál de las palancas habrá que realizar menos fuerza? Razona la respuesta.

22. EJERCICIOS - POLEAS
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11. En un sistema de poleas multiplicador, la rueda motriz tiene 20 cm de diámetro y está conectada a
una rueda conducida de 8 cm de diámetro. Si la rueda motriz gira a 250 r.p.m., ¿a qué velocidad gira
la rueda conducida?
12. Un sistema reductor dispone de dos ruedas dentadas formando un engranaje. La rueda motriz de 10
cm y 8 dientes está engranada a una rueda conducida de 30 cm y 24 dientes. Si la rueda motriz gira a
750 r.p.m., ¿a qué velocidad gira la rueda conducida?
13. Calcula la velocidad de la rueda conducida de estos sistemas de poleas e indica si son sistemas
reductores o multiplicadores.
Rueda motriz: nmotriz = 500 rpm; Dmotriz = 10 cm
Rueda conducida: Dconducida = 25 cm
Rueda motriz: nmotriz = 1500 rpm; Dmotriz = 60 cm
Rueda conducida: Dconducida = 12 cm
14. Con el polipasto de la figura, si la carga que tenemos que levantar es de
3200 N, la fuerza mínima a aplicar debe ser:

23. EJERCICIOS - POLEAS
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15. Calcula la fuerza mínima que tendremos para levantar un cuerpo de 80 N con los siguientes poleas y
polipastos. Indica en cada caso si se trata de una polea fija, móvil o polipasto.
A)
D)
E) G)
F) H)
C)
B)

24. EJERCICIOS – POLEAS Y ENGRANAJES
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16. En la siguiente figura se muestran dos polipastos
diferentes. ¿Con cuál deberemos hacer menos
fuerza para levantar un peso R?
a) Con el A
b) Con el B
c) Con C
d) Con los tres se deberá hacer la misma fuerza.
17. Dados los siguientes mecanismos de transmisión circular indica el sentido de giro de cada una de las
poleas. Indica si se tratan de sistemas reductores o multiplicadores (se marca con una M la polea
motriz).

25. EJERCICIOS – POLEAS Y ENGRANAJES
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18. Observa el mecanismo de la imagen y averigua cuál es la relación de trans-
misión del sistema, empleando la expresión que conoces.
¿Cuántos dientes hay que tener en cuenta en el caso del tornillo?
19. Dibuja una rueda excéntrica que cumpla que la carrera de su seguidor es de
10 cm. ¿Cuál tendría que ser la distancia ente el centro geométrico y el centro
de giro?, ¿y el diámetro mínimo de la excéntrica?
20. Observando la siguiente figura contesta a las
siguientes preguntas:
a) ¿Cuántos engranajes se moverán al girar el
engranaje A en sentido antihorario?
a) ¿En qué sentido se moverá el engranaje K, L, H y
G?
21. El motor de una lavadora está unido a una polea de 8 cm
de diámetro, mientras que el bombo lo está a una polea
de 32 cm. La velocidad máxima de giro del bombo al
centrifugar es de 1200 rpm. ¿A qué velocidad debe girar
el motor?

26. EJERCICIOS – POLEAS Y ENGRANAJES
26
22. En el siguiente montaje el motor gira en el sentido indicado por la flecha.
a) ¿En qué sentido girará la polea A?
➢ En el del motor
➢ En sentido contrario al del motor
a) La velocidad de giro de la polea A es....
➢ Mayor que la de giro del motor
➢ Menor que la de giro del motor
➢ Igual que la de giro del motor
23. En el siguiente montaje la manivela se gira en el sentido de las agujas del reloj (sentido horario):
a) ¿En qué sentido girará el engranaje A?
➢ Antihorario ➢ Horario
b) La velocidad de giro del engranaje A es....
➢ Mayor que la de giro de la manivela
➢ Menor que la de giro de la manivela
➢ Igual que la de giro de la manivela
24. Calcula la velocidad de giro de la polea conducida (1) del siguiente esquema; así como la relación de
transmisión. Indica si se trata de un mecanismo multiplicador o
reductor?
d1= 20 cm d2= 30 cm n2= 1200 rpm

27. EJERCICIOS – POLEAS Y ENGRANAJES
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25. En la figura se muestra el sistema de transmisión por cadena de las cuatro
ruedas motrices de un coche de juguete.
a) ¿En qué sentido girarán las ruedas del coche?
➢ En el mismo que el motor
➢ En sentido contrario al del motor
b) La velocidad de giro de las ruedas será....
➢ Mayor que la del motor
➢ Menor que la del motor
➢ Igual que la del motor
26. El motor de una lavadora está unido a una polea de 8 cm de diámetro, mientras
que el bombo lo está a una polea de 32 cm. La velocidad máxima de giro del
bombo al centrifugar es de 1200 rpm. ¿A qué velocidad debe girar el motor?
27. La figura muestra el sistema de poleas de un taladro. Según la
combinación de poleas que elijamos podemos utilizar
diferentes velocidades de giro de la broca.
a) ¿Con qué combinación de poleas obtendremos la
velocidad mínima de giro de la broca?
b) b) ¿Con qué combinación de poleas obtendremos la
velocidad máxima de giro de la broca?
c) c) Si el motor gira a 1400 rpm, ¿cuál es la velocidad
mínima a la que puede girar la broca?

28. EJERCICIOS – POLEAS Y ENGRANAJES
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28. En el sistema de la figura el engranaje grande posee 40 dientes, mientras que el
piñón posee 20.
a) Calcula la relación de transmisión.
b) ¿A qué velocidad gira el piñón si la otra rueda lo hace a 300 rpm?
29. En la figura se muestra un exprimidor de fruta. El eje del motor, que
mueve un engranaje de 10 dientes gira a 1800 rpm.
a) Si la rueda B posee 50 dientes, ¿a qué velocidad girará?
b) La rueda C de 15 dientes gira solidariamente con la rueda B. ¿A qué
velocidad girará la rueda D de 45 dientes?
30. Identifica los diferentes mecanismos que aparecen en
la figura e indica hacia donde se moverá la luna al girar
la manivela en el sentido indicado.

29. EJERCICIOS – OTROS MECANISMOS
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31. En la tabla de la página siguiente indica el mecanismo correspondiente a cada uno de los objetos
mostrados en las figuras, y de qué tipo de mecanismo se trata:
 de transmisión lineal
 de transmisión circular
 de transformación
lineal/circular
 de transformación
circular/lineal alternativo

30. EJERCICIOS – OTROS MECANISMOS
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