Conceptos y definiciones básicos incluyendo ejemplos

1. MÁQUINAS Jorge Alberto Torres Salcedo

2. Son dispositivos o aparatos que de una u otra forma facilitan, reducen, el trabajo (las labores) cotidianas del ser humano DEFINICIÓN Máquina Entrada Salida

3. Es la relación por cociente entre la cantidad de trabajo que se saca de la máquina y la cantidad de trabajo que se hace sobre la máquina para que funcione EFICIENCIA

4. Consiste en una barra rígida apoyada en un punto llamada fulcro F d r PALANCA Q

5. CLASES PRIMER GÉNERO El fulcro o apoyo se encuentra entre la carga o resistencia y la fuerza FAR FAQ Barra, escoba, pala, tijeras, pinzas

6. SEGUNDO GÉNERO La carga o resistencia se encuentra entre el apoyo o fulcro y la fuerza FRA FQA Carretiilla, cascanueces (rompe nueces) CLASES

7. TERCER GÉNERO La fuerza se encuentra entre la carga o resistencia y el apoyo o fulcro AFR AFQ Pedal del acelerador, pinza de coger pan o hielo CLASES

8. En la palanca se deben cumplir las condiciones de equilibrio de traslación y de rotación, ésta última garantiza que respecto del fulcro los torques deben ser iguales EQUILIBRIO

9. EJEMPLO Una carga de 100 kg de peso se ha de levantar con una palanca de 120 cm de largo, de manera que su fulcro esté a 40 cm del extremo ¿Qué fuerza se debe ejercer en el otro extremo? FAC W=100 kg L=120 cm = 1.2 m X = 40 cm = 0.4 m F = ?

10. ¿Dónde se debe colocar el fulcro para que la fuerza sea la tercera parte de la carga? Q=100 kg F=1/3 Q L=120 cm X=?

11. F 1.2-x Q x

12. ¿Cómo cambian los dos resultados anteriores si la palanca es de a) segundo género y b) tercer género?

13. POLEA La palanca tiene una gran limitación y es su movimiento de giro restringido por el largo de la misma Si “enrroscamos” la palanca hasta formar una circunferencia, obtenemos una polea F Q

14. Se sigue cumpliendo la ley de las palancas: torques iguales. Qr =Fr donde r es el radio de la polea Eliminando r se obtiene que Q = F donde la ventaja mecánica es 1 Como ésta polea no favorece al hombre, se utiliza la combinación de una fija y una móvil como se muestra en la figura siguiente

15. Q1 Q1 F La carga se reparte entre las dos cuerdas de manera que cada una tiene Q/2, por lo que la fuerza es igual a Q/2 La ventaja mecánica es 2 Q

16. Q/8 F Q/4 Q/2 Observen que la carga se reparte en dos y por tanto queda Q/2; luego ésta se reparte de nuevo en dos y queda Q/4 y finalmente, ésta se vuelve a repartir en dos y queda Q/8 que es la fuerza final Q

17. F=Q/8 entonces 8F=Q La ventaja mecánica es VM=Q/F VM=8F/F vm=8 En términos generales Recibe el nombre de APAREJO POTENCIAL Donde n es el número de poleas móviles

18. F La carga Q está soportada por 6 cuerdas paralelas por lo que F = Q/6 La ventaja mecánica de la máquina es 6 (el número de poleas) Q

19. APAREJO FACTORIAL (factor, multiplicativo) Disposición de n/2 poleas fijas y n/2 poleas móviles nF =Q Donde n es el número total de poleas VM = n Se usa un aparejo factorial de 4 poleas móviles para levantar una carga de 1000 kg. Determine el valor de la fuerza a realizar Q=1000 kg N=8 F=?

20. nF=Q F=Q/n F=1000 kg/8 F=125 kg Un aparejo factorial recibe una potencia de 1200 w para levantar una carga de 15 kg, determine la potencia de salida si el rozamiento entre las poleas y sus ejes es del 12.75%. Halle la eficiencia de la máquina