2. Operadores mecánicos
Los operadores mecánicos son
operadores que van conectados entre
si para permitir el funcionamiento de
una máquina, teniendo en cuenta la
fuerza que se ejerce sobre ellos. Los
operadores mecánicos convierten la
fuerza en movimiento.
3. Maquina simple
Una máquina simple es un artefacto mecánico que
transforma un movimiento en otro diferente,
valiéndose de la fuerza recibida para entregar otra
de magnitud, dirección o longitud de
desplazamiento distintos a la de la acción aplicada.
En una máquina simple se cumple la ley de la
conservación de la energía: «la energía ni se crea ni
se destruye; solamente se transforma». La fuerza
aplicada, multiplicada por la distancia aplicada
(trabajo aplicado), será igual a la fuerza resultante
multiplicada por la distancia resultante (trabajo
resultante). Una máquina simple, ni crea ni
destruye trabajo mecánico, sólo transforma algunas
de sus características.
4. La palanca
La palanca es una máquina simple que tiene como
función transmitir una fuerza y un desplazamiento.
Está compuesta por una barra rígida que puede
girar libremente alrededor de un punto de apoyo
llamado fulcro.
Puede utilizarse para amplificar la fuerza mecánica
que se aplica a un objeto, para incrementar su
velocidad o la distancia recorrida, en respuesta a la
aplicación de una fuerza.
5. Palanca de primera clase
En la palanca de primera clase, el fulcro se encuentra
situado entre la potencia y la resistencia. Se caracteriza
en que la potencia puede ser menor que la resistencia,
aunque a costa de disminuir la velocidad transmitida y la
distancia recorrida por la resistencia. Para que esto
suceda, el brazo de potencia Bp ha de ser mayor que el
brazo de resistencia Br.Cuando lo que se requiere es
ampliar la velocidad transmitida a un objeto, o la
distancia recorrida por éste, se ha de situar el fulcro más
próximo a la potencia, de manera que Bp sea menor que
Br.
Ejemplos de este tipo de palanca son el balancín, las
tijeras, las tenazas, los alicates o la catapulta (para
ampliar la velocidad). En el cuerpo humano se
encuentran varios ejemplos de palancas de primer
género, como el conjunto tríceps braquial - codo -
antebrazo.
6. Palanca de segunda clase
En la palanca de segunda clase, la resistencia se
encuentra entre la potencia y el fulcro. Se
caracteriza en que la potencia es siempre menor que
la resistencia, aunque a costa de disminuir la
velocidad transmitida y la distancia recorrida por la
resistencia.
Ejemplos de este tipo de palanca son la carretilla,
los remos y el cascanueces.
7. Palanca de tercera clase
En la palanca de tercera clase, la potencia se
encuentra entre la resistencia y el fulcro. Se
caracteriza en que la fuerza aplicada es mayor que la
resultante; y se utiliza cuando lo que se requiere es
ampliar la velocidad transmitida a un objeto o la
distancia recorrida por él.
Ejemplos de este tipo de palanca son el quita grapas
y la pinza de cejas; y en el cuerpo humano, el
conjunto codo - bíceps braquial - antebrazo, y la
articulación tempero mandibular.
8. polea
Una polea, es una máquina simple que sirve para
transmitir una fuerza. Se trata de una rueda,
generalmente maciza y acanalada en su borde, que,
con el curso de una cuerda o cable que se hace
pasar por el canal ("garganta"), se usa como
elemento de transmisión para cambiar la dirección
del movimiento en máquinas y mecanismos.
Además, formando conjuntos —aparejos o
polipastos— sirve para reducir la magnitud de la
fuerza necesaria para mover un peso.
9. Poleas simples
esta clase de poleas se utiliza para levantar
una determinada carga. Cuenta con una
única rueda, a través de la cual se pasa la
soga. Las poleas simples direccionan de la
manera más cómoda posible el peso de la
carga.
10. Poleas móviles
esta clase de poleas son aquellas que están unidas a
la carga y no a la viga, como el caso anterior. Se
compone de dos poleas: la primera esta fija al
soporte mientras que la segunda se encuentra
adherida a la primera a través de una cuerda. Las
poleas móviles permiten multiplicar la fuerza
ejercida, debido a que el objeto es tolerado por las
dos secciones de la soga. De esta manera, la fuerza
aplicada se reduce a la mitad. Y la distancia a la que
se debe tirar de la cuerda es del doble.
11. Poleas compuestas
el sistema de poleas compuestas se utiliza con el
propósito de alcanzar una amplia ventaja de carácter
mecánico, levantando objetos de gran peso con un
esfuerzo mínimo. Para su ejecución se emplean poleas
fijas y móviles. Con la primera se cambia la dirección
de la fuerza a realizar. El sistema de poleas móviles
más común es el polipasto, cuyas características se
detallan a continuación:
•POLIPASTO O APAREJO: en este sistema las poleas
están ubicadas en dos conjuntos, en el primero se
encuentran las poleas fijas y en el segundo las móviles.
El objeto o la carga se acopla al segundo grupo. Los
polipastos cuentan con una gran diversidad de
tamaños. Aquellos más diminutos son ejecutados a
mano, mientras que los de mayor tamaño cuentan con
un motor.
12. polipasto
Se llama polipasto a una máquina que se utiliza
para levantar o mover una carga con una gran
ventaja mecánica, porque se necesita aplicar una
fuerza mucho menor que el peso que hay que
mover. Lleva dos o más poleas incorporadas para
minimizar el esfuerzo.
Se utilizan en talleres o industrias para elevar y
colocar elementos y materiales muy pesados en las
diferentes máquinas-herramientas o cargarlas y
descargarlas de los camiones que las transportan.
Suelen estar sujetos a un brazo giratorio acoplado a
una máquina, o pueden ser móviles guiados por
rieles colocados en los techos de las naves
industriales.
13. aparejos
es la configuración más común de polea
compuesta. En un polipasto, las poleas se
distribuyen en dos grupos, uno fijo y uno
móvil. En cada grupo se instala un número
arbitrario de poleas. La carga se une al
grupo móvil
14. cuña
La cuña es una máquina simple que consiste en una
pieza de madera o de metal terminada en ángulo
diedro muy agudo. Técnicamente es un doble plano
inclinado portátil. Sirve para hender o dividir cuerpos
sólidos, para ajustar o apretar uno con otro, para
calzarlos o para llenar alguna raja o círculo.
El funcionamiento de la cuñas responden al mismo
principio del plano inclinado. Al moverse en la
dirección de su extremo afilado, la cuña genera
grandes fuerzas en sentido perpendicular a la dirección
del movimiento.
Ejemplos muy claros de cuñas son hachas, cinceles y
clavos aunque, en general, cualquier herramienta
afilada, como el cuchillo o el filo de las tijeras, puede
actuar como una cuña.
15. Plano inclinado
El plano inclinado es una máquina simple que consiste en una superficie plana que forma un
ángulo agudo con el suelo y se utiliza para elevar cuerpos a cierta altura.
Tiene la ventaja de necesitarse una fuerza menor que la que se emplea si levantamos dicho cuerpo
verticalmente, aunque a costa de aumentar la distancia recorrida y vencer la fuerza de rozamiento.
Las leyes que rigen el comportamiento de los cuerpos en un plano inclinado fueron enunciadas por
primera vez por el matemático Simon Stevin, en la segunda mitad del siglo XVI.
Para analizar las fuerzas existentes sobre un cuerpo situado sobre un plano inclinado, hay que tener
en cuenta la existencia de varios orígenes en las mismas.
•En primer lugar se debe considerar la existencia de una fuerza de gravedad, también conocida
como peso, que es consecuencia de la masa (M) que posee el cuerpo apoyado en el plano inclinado
y tiene una magnitud de M.g con una dirección vertical y representada en la figura por la letra G.
•Existe además una fuerza normal (N), también conocida como la fuerza de reacción ejercida sobre
el cuerpo por el plano como consecuencia de la tercera ley de Newton, se encuentra en una
dirección perpendicular al plano y tiene una magnitud igual a la fuerza ejercida por el plano sobre
el cuerpo. En la figura aparece representada por N y tiene la misma magnitud que F2= M.g.cosα y
sentido opuesto a la misma.
•Existe finalmente una fuerza de rozamiento, también conocida como fuerza de fricción (FR), que
siempre se opone al sentido del movimiento del cuerpo respecto a la superficie, su magnitud
depende tanto del peso como de las características superficiales del plano inclinado y la superficie
en contacto del cuerpo que proporcionan un coeficiente de rozamiento. Esta fuerza debe tener un
valor igual a F1=M.g.senα para que el cuerpo se mantenga en equilibrio. En el caso en que F1 fuese
mayor que la fuerza de rozamiento el cuerpo se deslizaría hacia abajo por el plano inclinado. Por
tanto para subir el cuerpo se debe realizar una fuerza con una magnitud que iguale o supere la
suma de F1 + FR.
16. La rueda
La rueda es una pieza mecánica circular que gira
alrededor de un eje. Puede ser considerada una
máquina simple, y forma parte del conjunto
denominado elementos de máquinas.
Es uno de los inventos fundamentales en la Historia
de la humanidad, por su gran utilidad en la
elaboración de alfarería, en el transporte terrestre, y
como componente fundamental de diversas
máquinas. El conocimiento de su origen se pierde
en el tiempo, y sus múltiples usos han sido
esenciales en el desarrollo del progreso humano.
17. Eje
Un eje es un elemento constructivo destinado a
guiar el movimiento de rotación a una pieza o de
un conjunto de piezas, como una rueda o un
engranaje. Un eje se aloja por un diámetro exterior
al diámetro interior de un agujero, como el de
cojinete o un cubo, con el cual tiene un
determinado tipo de ajuste. En algunos casos el eje
es fijo —no gira— y un sistema de rodamientos o
de bujes insertas en el centro de la pieza permiten
que ésta gire alrededor del eje. En otros casos, la
rueda gira solidariamente al eje y el sistema de
guiado se encuentra en la superficie que soporta el
eje.
18. Tornillo
Se denomina tornillo a un elemento u operador
mecánico cilíndrico con una cabeza, generalmente
metálico, aunque pueden ser de madera o plástico,
utilizado en la fijación temporal de unas piezas con
otras, que está dotado de una caña roscada con rosca
triangular, que mediante una fuerza de torsión ejercida
en su cabeza con una llave adecuada o con un
destornillador, se puede introducir en un agujero
roscado a su medida o atravesar las piezas y acoplarse
a una tuerca. El tornillo deriva directamente de la
máquina simple conocida como plano inclinado y
siempre trabaja asociado a un orificio roscado. Los
tornillos permiten que las piezas sujetas con los
mismos puedan ser desmontadas cuando la ocasión lo
requiera
19. Biela
Se denomina biela a un elemento mecánico que
sometido a esfuerzos de tracción o compresión,
transmite el movimiento articulando a otras partes de
la máquina. En un motor de combustión interna
conectan el pistón al cigüeñal.
Actualmente las bielas son un elemento básico en los
motores de combustión interna y en los compresores
alternativos. Se diseñan con una forma específica para
conectarse entre las dos piezas, el pistón y el cigüeñal.
Su sección transversal o perfil puede tener forma de
H, I o + . El material del que están hechas es de una
aleación de acero, titanio o aluminio. En la industria
automotor todas son producidas por forjamiento, pero
algunos fabricantes de piezas las hacen mediante
maquinado.
