Este documento define y describe las siete máquinas simples: la rueda, el mecanismo de biela-manivela, la cuña, la palanca, el plano inclinado, la polea y la tuerca husillo. Para cada máquina, se proporciona una breve definición, ejemplos de su uso y, en algunos casos, un resumen de su historia e importancia. El documento explica cómo estas máquinas simples pueden cambiar la dirección o magnitud de una fuerza aplicada.

1. Las máquinas simplesLas máquinas simples
Katherine Nicole Soto
Valdez
Número: #31
Curso: 2do B

2. Definición de máquina simpleDefinición de máquina simple

3. Definición de máquina simpleDefinición de máquina 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.1
 En una máquina simple se cumple la ley de la
conservación de la energía: (la energía no se crea ni se
destruye, solo 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.
 Las máquinas simples se confeccionaron desde tiempos muy
remotos, exactamente cuando los homo sapiens empezaron
a inventar herramientas, como las hachas.

4. Tipos de máquinas simplesTipos de máquinas simples
Las máquinas simples son: Rueda
Mecanismo de biela - manivela
Cuña
Palanca
Plano inclinado
Polea
Tuerca husillo

5. La ruedaLa rueda

6. La ruedaLa 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, y también 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.

7. Historia de la ruedaHistoria de la rueda
La mayoría de los autores estiman que la rueda
fue inventada en el V milenio a. C. en
Mesopotamia, durante el período de El Obeid
(hacia el 5500 a. C.), en la antigua región
conocida como Creciente Fértil, inicialmente, con
la función de rueda de alfarero.
Posteriormente se empleó en la construcción de
carros; se difundió por el Viejo Mundo junto con
los carros y los animales de tiro. Usualmente se
cree que la rueda migró a Europa y Asia
occidental en el IV milenio a. C., y a la
cultura del valle del Indo hacia el III milenio a. C.
Sin embargo, la rueda de carro más antigua que
se conoce se encontró en Eslovenia.

8. ContinuaciónContinuación
 Posteriormente se empleó en la construcción de carros; se
difundió por el Viejo Mundo junto con los carros y los
animales de tiro. Usualmente se cree que la rueda migró a
Europa y Asia occidental en el IV milenio a. C., y a la
cultura del valle del Indo hacia el III milenio a. C. Sin
embargo, la rueda de carro más antigua que se conoce se
encontró en Eslovenia.
 Barbieri-Baja (2000) aboga por la existencia de vehículos
chinos con ruedas alrededor del 2000 a. C., aunque su
referencia más antigua data de alrededor del 1200 a. C.
 Entre las culturas americanas no prosperó, probablemente
por la ausencia de grandes bestias que pudieran tirar de los
vehículos, y porque las civilizaciones más avanzadas ocupaban
terrenos escarpados. Han sido encontradas ruedas en
objetos olmecas identificados como juguetes que datan de
alrededor del 1500 a. C.

9. Mecanismo de biela-manivelaMecanismo de biela-manivela

10. Mecanismo de biela-manivelaMecanismo de biela-manivela
El mecanismo de biela - manivela es un
mecanismo que transforma un movimiento circular
en un movimiento de traslación, o viceversa. El
ejemplo actual más común se encuentra en el
motor de combustión interna de un automóvil, en el
cual el movimiento lineal del pistón producido por la
explosión de la gasolina se trasmite a la biela y se
convierte en movimiento circular en el cigüeñal.
En forma esquemática, este mecanismo se crea con
dos barras unidas por una unión de revoluta. El
extremo que rota de la barra (la manivela) se
encuentra unido a un punto fijo, el centro de giro, y
el otro extremo se encuentra unido a la biela. El
extremo restante de la biela se encuentra unido a un
pistón que se mueve en línea recta.

11. ElementosElementos
Biela: Es un elemento rígido y largo que permite la
unión articulada entre la manivela y el émbolo. Está
formada por la cabeza, la caña o cuerpo y el pie. La
forma y la sección de la biela pueden ser muy
variadas, pero debe poder resistir los esfuerzos de
trabajo, por eso es hecha de aceros especiales o
aleaciones de aluminio.
Manivela: Es una palanca con un punto al eje de
rotación y la otra en la cabeza de la biela. Cuando la
biela se mueve alternativamente, adelante y atrás, se
consigue hacer girar la manivela gracias al movimiento
general de la biela. Y al revés, cuando gira la manivela,
se consigue mover alternativamente adelante y atrás
la biela y el émbolo.

12. La cuñaLa cuña

13. La cuñaLa cuña
 La cuña es una máquina simple que consiste en una pieza de
madera o de metal con forma de prisma triangular.
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 las 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 cuña son: hachas, cinceles y clavos
aunque, en general, cualquier herramienta afilada, como el
cuchillo matador o el filo de las tijeras, puede actuar como
una cuña.

14. La palancaLa palanca

15. La palancaLa palanca
La palanca es una máquina simple cuya
función es transmitir fuerza y
desplazamiento. Está compuesta por una
barra rígida que puede girar libremente
alrededor de un punto de apoyo
llamado fulcro.1
Puede utilizarse para amplificar la
fuerza mecánica que se aplica a un objeto,
para incrementar su velocidad o distancia
recorrida, en respuesta a la aplicación de
una fuerza.

16. Historia de la palancaHistoria de la palanca
El descubrimiento de la palanca y su empleo en la
vida cotidiana proviene de la época prehistórica.
Su empleo cotidiano, en forma de cigoñales, está
documentado desde el tercer milenio a. C. –en
sellos cilíndricos de Mesopotamia– hasta nuestros
días. El manuscrito más antiguo que se conserva
con una mención a la palanca forma parte de
la Sinagoga o Colección matemática de
Pappus de Alejandría, una obra en ocho
volúmenes que se estima fue escrita alrededor
del año 340. Allí aparece la famosa cita de
Arquímedes:
«Dadme un punto de apoyo y moveré el
mundo».

17. El plano inclinadoEl plano inclinado

18. El plano inclinadoEl 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.

19. ContinuaciónContinuación
 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.cos y sentido opuesto a la misma.α
 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 sen para queα
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.

20. La poleaLa polea

21. La poleaLa polea
Una polea, es una máquina simple, un dispositivo
mecánico de tracción, que sirve para transmitir
una fuerza. Además, formando conjuntos —
aparejos o polipastos— sirve para reducir la
magnitud de la fuerza necesaria para mover un
peso.
Según la definición de Hatón de la Goupillière, «la
polea es el punto de apoyo de una cuerda que
moviéndose se arrolla sobre ella sin dar una
vuelta completa»1
actuando en uno de sus
extremos la resistencia y en otro la potencia.

22. Historia de la poleaHistoria de la polea
 La única nota histórica sobre su uso se debe a Plutarco,
quien en su obra Vidas paralelas (c. 100 a. C.) relata
que Arquímedes, en carta al rey Hierón de Siracusa, a quien
lo unía gran amistad, afirmó que con una fuerza dada podía
mover cualquier peso e incluso se jactó de que si existiera
otra Tierra, yendo a ella podría mover ésta. Hierón,
asombrado, solicitó a Arquímedes que realizara una
demostración.
 Acordaron que el objeto a mover fuera un barco de la
armada del rey, ya que Hierón creía que éste no podría
sacarse de la dársena y llevarse a dique seco sin el empleo de
un gran esfuerzo y numerosos hombres. Según relata
Plutarco, tras cargar el barco con muchos pasajeros y con las
bodegas repletas, Arquímedes se sentó a cierta distancia y
tirando de la cuerda alzó sin gran esfuerzo el barco,
sacándolo del agua tan derecho y estable como si aún
permaneciera en el mar.2

23. Partes de la poleaPartes de la polea
Está compuesta por tres partes:
La llanta: Es la zona exterior de la polea y su
constitución es esencial, ya que se adaptará a la forma
de la correa que alberga.
El cuerpo: Las poleas estarán formadas por una
pieza maciza cuando sean de pequeño tamaño.
Cuando sus dimensiones aumentan, irán provista de
nervios y/o brazos que generen la polea, uniendo el
cubo con la llanta.
El cubo: Es el agujero cónico y cilíndrico que sirve
para acoplar al eje. En la actualidad se emplean
mucho los acoplamientos cónicos en las poleas, ya
que resulta muy cómodo su montaje y los resultados
de funcionamiento son excelentes.

24. Tuerca husilloTuerca husillo

25. Tuerca husilloTuerca husillo
 El mecanismo tuerca husillo es un mecanismo que
convierte el movimiento de rotación en movimiento lineal, y
un par de torsión (fuerza de rotación) a una fuerza lineal.
 Es una de las seis máquinas simples clásicos. La forma más
común consiste en un eje cilíndrico como una rosca.
El husillo pasa a través de la tuerca que rosca en el husillo.
Cuando el husillo gira avanza en una proporción del paso de
la rosca por vuelta de husillo.
 Mecanismo tuerca husillo, girando el husillo se desplaza la
tuerca.
 Del mismo modo si el husillo se fija longitudinalmente, su
rotación da lugar al desplazamiento de la tuerca, como se ve
en la animación.