Módulo 2 Taller de Robótica Educativa Liceo Braulia de Paula

EDUARDO VENTURA MUÑOZ
INICIACIÓN A LA ROBÓTICA EDUCATIVA
Módulo 2 CONSTRUCCIONES: ESTRUCTURASY
MÁQUINAS

INICIACIÓN A LA ROBÓTICA EDUCATIVA2
Indice
MÒDUL0 2. CONSTRUCCIONES: ESTRUCTURAS Y MÁQUINAS
1. Las Estructuras..........................................................................................................................5
2. Las Máquinas..............................................................................................................................7
3. Las Máquinas Simples...........................................................................................................9
4. Las Máquinas Compuestas............................................................................................20
5. Mecanismos.............................................................................................................................21
6. Fuerza y Torque...................................................................................................................33

3INICIACIÓN A LA ROBÓTICA EDUCATIVA
Introducción
Se introducen los conceptos fundamentales de las estructuras a través de las maquinas
simples, máquinas compuestas y los mecanismos, construyendo estructuras y dispositivos
mecánicos que transmiten y transforman el movimiento.
Objetivos
• Reconocer y construir máquinas simples y compuestas.
• Construir estructuras como una aplicación de las máquinas simples.
• Construir mecanismos combinando diferentes tipos de engranajes.
Introducir los conceptos de fuerza y torque.

INICIACIÓN A LA ROBÓTICA EDUCATIVA 5
1
Las Estructuras
Una estructura puede ser tan sencilla como una silla o una mesa o tan
compleja como un puente, un edificio o una torre de comunicaciones.
Las estructuras son un conjunto de elementos que apropiadamente unidos
entre sí, son capaces de soportar los esfuerzos a los que son sometidos sin
deformarse, ni caerse.
Figura 1
Cuando construimos un artefacto o una edificación grande todo se inicia
sobre una estructura y luego se agregan las demás partes siguiendo un orden
establecido hasta lograr la forma final.
Las estructuras por su naturaleza pueden ser: rígidas o flexibles.
• Estructura rígida, o cuerpo o forma rígida,
Aquella estructura que no es posible modificar sus ángulos sin que se
modifique la longitud de sus lados a pesar de los esfuerzos a los que está
sometida.
• Estructura flexible
Aquellas que se deforman cuando se aplican un esfuerzo. En un puente
elevadizo tendremos partes rígidas y otras flexibles.
Uno de los elementos básicos de cualquier robot, máquina, mueble, es una
estructura que lo soporte. Los elementos LEGO permiten montar estructuras
de cierta resistencia, pero para ello es preciso seguir ciertas reglas y reforzar

las estructuras que se monten. Si no se hace así podemos encontrarnos con
robots que poco a poco se van desmontando.
Un robot está formado por los siguientes elementos: estructura mecánica,
transmisiones, sistema de accionamiento, sistema sensorial, sistema de control
y elementos terminales. En todo robot es importante definir su parte
estructural de tal forma que permita establecer su resistencia y su peso.
¿Quieres aprender más sobre “Las estructuras”?
En el siguiente enlace puedes encontrar información. Ver
Video
Aprender Haciendo
ACTIVIDAD No. 1: Estructuras
(Puede acceder al enunciado de la actividad en el documento “Aprender Haciendo Módulo II “ en la plataforma)

2 Las Máquinas
2.1. Máquina
Conjunto de mecanismos (operadores mecánicos) capaz de transformar un
tipo de energía en otro, como por ejemplo la eléctrica en mecánica en una
batidora. Algunas máquinas, como las tijeras o unos alicates, son sencillas
(simples). Pero la gran mayoría están compuestas de muchos operadores
básicos, como ocurre (p.ej) con un reloj, una bicicleta, motor diesel.
Los robots son máquinas dotadas de un conjunto de dispositivos mecánicos,
eléctricos, electrónicos. En la parte mecánica de un robot se distinguen la
estructura y los mecanismos. La estructura es la parte que sostiene todos los
elementos que componen el robot, brazos, ruedas, ejes, sensores, etc. Las
diferentes partes mecánicas se combinan para formar los mecanismos que
son los que le dan movilidad al robot.
Durante el desarrollo de este curso va a construir robots con fines educativos,
es aquí la importancia de conocer los conceptos fundamentales de las
máquinas y su utilidad durante el proceso de construcción.
Conocer y aplicar los fundamentos de las máquinas simples es de gran ayuda
en el momento de decidir qué tipo de robot vamos a construir. Conocer las
palancas y su funcionalidad, las poleas y como se relacionan, los engranajes
para transmitir movimiento y fuerza donde sea necesario, son los elementos
que nos permitirán construir un robot siguiendo las mejores prácticas de
diseño y construcción.
Entre las máquinas más importante a través de la historia se cuentan:
• La imprenta
• El telar
• La máquina de vapor
• El avión
• La máquina de Rayos X

2.2. Las máquinas se clasifican en simples y compuestas
¿Quieres conocer más sobre Las máquinas?
En el siguiente enlace puedes encontrar información.
Saber Más
Quieres aprender más sobre la conferencia: “160 años de
historia de las máquinas”?
Video

Cuando la máquina es sencilla y al realizar su trabajo 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. Una gran cantidad de estas máquinas son utilizadas desde la
antigüedad y han ido evolucionando a través del tiempo (en cuanto a forma
y materiales) hasta nuestros días.
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.
3.1. Las Palancas
Máquina simple que consiste esencialmente en una barra que se apoya o
puede girar sobre un punto (punto de apoyo o fulcro) y está destinada a
vencer una fuerza (resistencia) mediante la aplicación de otra fuerza (potencia).
“Arquímedes formuló la ley de equilibrio de la palanca”. Fuente Google
De acuerdo a las posiciones relativas de eje y barra, se pueden conseguir tres
tipos diferentes de palancas a los que se denomina: de primero, segundo y
tercer género (o grado). De este operador derivan multitud de máquinas
3 Las Máquinas Simples

muy empleadas por el ser humano: alicates, tijeras, pata de cabra, carretilla,
remo, pinzas.
Video
La palanca se usa para crear uno de estos efectos:
1. Cambiar la dirección de una fuerza.
2. Aplicar una fuerza a distancia.
3. Aumentar una fuerza.
4. Aumentar un movimiento.
La ley de la palanca
En la palanca se cumple la ley de la palanca, que corresponde a la relación:
F=fuerza (aplicada para vencer la resistencia )

d= distancia entre la fuerza y el punto de apoyo.
R= resistencia (fuerza a vencer)
r = distancia entre el punto de apoyo y la resistencia.
Esta ley nos permite calcular, por ejemplo, el esfuerzo que debemos hacer al
levantar un peso con una barra, o cualquier otro que requiera una palanca.
3.2. Clasificación de las palancas
Palancas de Primer Grado.
En las palancas de primer grado el punto de apoyo está entre la resistencia
(peso) y el lugar de aplicación de la fuerza.
Ejemplo: ¿Qué fuerza debemos aplicar para levantar una caja que pesa 100
Kgf, si está situada a 30 cm del punto de apoyo y la fuerza es aplicada a 80 cm
del apoyo?
R= 100 Kgf, r=30 cm, d=80 cm
“En estas condiciones, para levantar una caja de 100 Kgf sólo se necesita una
fuerza de 12.5 Kgf”
¿Qué pasa si la fuerza es aplicada a 50 cm del punto de apo-
yo?
Palanca de Segundo Grado.
En las palancas de segundo grado la resistencia (peso) se encuentra entre el
apoyo y el lugar en el que hacemos la fuerza. Una carretilla es un ejemplo de
las palancas de segunda clase.

Observa la figura, de acuerdo a la relación:
Ejemplo. Palanca de segundo grado
¿Qué fuerza debemos aplicar para levantar la carretilla?
R=50kg, r =80 cm, d =160 kg
Para levantar la carretilla con un peso de 50 kg sólo se necesita aplicar una
fuerza de 25 kg.
Figura 2
Palanca de Tercer grado.
En las palancas de tercer grado la fuerza se aplica entre el punto de apoyo y
la resistencia (peso).
Figura 3
Al ser un tipo de máquina que no tiene ganancia mecánica, su utilidad práctica
se centra únicamente en conseguir grandes desplazamientos de la resistencia
con pequeños desplazamientos de la potencia. Se emplea en pinzas de
depilar, cortaúñas, cañas de pescar.

En tu entorno, trabajo, casa, vecindario, ha visto o utilizado
unos de estos tres tipos de palancas? Explique
Aprender Haciendo
ACTIVIDAD No. 2: Las Palancas
3.3. La Rueda y el Eje
Las ruedas las encontramos en nuestro entorno. Las puedes ver en
automóviles y camiones, bicicletas, carretillas, carritos de bebé y los patines.
En nuestra vida diaria vemos ruedas por todas partes. La combinación de
rueda y eje es una de las máquinas simples más sencillas.
La Rueda
Es un operador formado por un cuerpo redondo que gira respecto de un
punto fijo denominado eje de giro. Ruedas y eje forman una maquina simple,
que permite hacer mucho trabajo con poco esfuerzo.

Eje
Un eje es una pieza en el centro de la rueda, que es una barra cilíndrica, y
sirve de guía a su movimiento giratorio.
• Tipos de Ruedas.
Los robots móviles utilizan ruedas de diferentes tipos de acuerdo a la
características del terreno donde se desplazan. Las ruedas soportan el
peso de los vehículos y trasmiten la potencia del motor permitiendo el
desplazamiento del mismo. Por ejemplo, la elección del diámetro de la
rueda, generalmente, determina que tan rápido o potente puede ser
nuestro robot.
3.4. Relación entre Diámetro y Distancia Recorrida.
Cuando un automóvil se desplaza su velocidad depende de la velocidad de
rotación del motor, de la relación de la transmisión y del diámetro de la
ruedas.
Utilizando la ecuación de la circunferencia del círculo, que es la distancia
alrededor del círculo, es decir el perímetro, calculamos la distancia que se
desplaza al realizar un giro.
Ejemplo 1
Circunferencia =Pi x Diámetro
D=8.16 cm, Pi=3.1416
C=3.1416 x 8.16 = 25.64cm
Cuando realiza un giro completo (una revolución) recorre una distancia igual
a la longitud de la circunferencia, para este ejemplo es 25.64 cm.

Ejemplo 2
Si dotamos un robot con ruedas estándar de 56 mm (5.6 cm), vamos a
calcular que distancia recorre cuando la ruega gira una vuelta.
D=5.6 cm, Pi = 3.1416, C=circunferencia
C= Pi x D = 3.1416 x 5.6= 17.59 cm
Con este tipo de rueda nuestro robot se desplaza una distancia de 17.59 cm.
Comparando con el ejemplo anterior concluimos: que a mayor diámetro de
la rueda mayor la distancia recorrida en una vuelta.
Quieres aprender más sobre Las Ruedas y Ejes?
Video
Aprender Haciendo
ACTIVIDAD No. 3: Rueda y eje
3.5. Las Poleas
Las poleas son ruedas que tienen el perímetro exterior diseñado especialmente
para facilitar el contacto con cuerdas o correas. Básicamente la polea se utiliza
para dos fines: cambiar la dirección de una fuerza mediante cuerdas o
transmitir un movimiento giratorio de un eje a otro mediante correas.
Poleas fijas
En las poleas fijas, las tensiones (fuerzas) a ambos lados de la cuerda son
iguales (T1 = T2) por lo tanto no reduce la fuerza necesaria para levantar un
cuerpo. Sin embargo permite cambiar el ángulo en el que se aplique esa
fuerza y transmitirla hacia el otro lado de la cuerda.

Figura 4
Polea Móvil
Debido a que es un mecanismo que tiene ganancia mecánica (la potencia
empleada es menor que la resistencia que se quiere vencer), se utiliza para
reducir el esfuerzo necesario para la elevación o el movimiento de cargas. Se
suele encontrar en máquinas como grúas, montacargas, ascensores.
Figura 5

Polipasto
Es una combinación de poleas fijas y móviles recorridas por una sola cuerda
que tiene uno de sus extremos anclado a un punto fijo.
Se emplea en la elevación o movimiento de cargas siempre que queramos
realizar un esfuerzo menor que el que tendríamos que hacer levantando a
pulso el objeto.
Figura 6
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Aprender Haciendo
ACTIVIDAD No. 4: Polea fija

3.6. Los Engranajes
Se denomina engranaje o ruedas dentadas al mecanismo utilizado para
transmitir potencia de un elemento a otro dentro de una máquina.
Los engranajes cambian:
• Sentido de rotación de los ejes.
• La velocidad
• El torque
Un engranaje sirve para transmitir movimiento circular mediante el contacto
de ruedas dentadas. De manera que una de las ruedas está conectada por la
fuente de energía y es conocida como engranaje motor y la otra está
conectada al eje que debe recibir el movimiento del eje motor y que se
denomina engranaje conducido.
Tipos de engranajes LEGO
Estos engranajes se combinan de acuerdo a su forma y número de dientes
para transmitir fuerza y movimiento entre ejes. Se indica el número de
dientes.

Figura 7
¿Quieres conocer más sobre Los Engranajes?
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4 Las Máquinas
Compuestas
Son aquellas que están formadas por dos o más máquinas simples.
Son máquinas compuestas el reloj, la bicicleta, el polipasto.
Figura 8
Polipasto es una máquina compuesta por dos o más poleas y una cuerda,
cable o cadena que alternativamente va pasando por las diversas gargantas de
cada una de aquellas. 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.
¿Quieres conocer más sobre Las máquinas compuesta?
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5 Mecanismos
5.1. Sistemas de poleas
Es un sistema que usa al menos dos poleas y una correa para unirlas. Eso es
lo que se denomina sistema de poleas simple o sistema de poleas. A la polea
unida al motor se la llama polea motriz o conductora. A la otra se la
llama polea conducida o arrastrada porque se deja llevar por la motriz.
Figua 9
Cambio Sentido de Giro
En un sistema de poleas, ambas giran en el mismo sentido. Para cambiar ese
sentido, debemos cruzar la correa y entonces girarán en sentidos opuestos.
Figura 10

Relación de transmisión entre poleas
La transmisión de movimientos entre dos ejes mediante poleas está en
función de los diámetros de estas, cumpliéndose en todo momento:
Donde:
D1…….: Diámetro de la polea conductora
D2…….: Diámetro de la polea conducida
N1…….: Velocidad de giro de la Polea Conductora
N2….…: Velocidad de giro de la Polea Conducida
Sistema Multiplicador Sistema Constante Sistema Reductor
DEFINI-
CIÓN
Transforma la velocidad
de entrada N1 en una ve-
locidad de salida mayor
La velocidad de entrada y
la de salida son iguales
Transforma la velocidad de
entrada N1 en una velocidad
de salida menor
Relación
de Diáme-
tro
D1>D2
Polea motriz mayor ta-
maño
D1=D2
Ambas poleas de igual ta-
maño
D1<D2
Polea motriz de menor tama-
ño
Relación
de Veloci-
dad
N1>N2 N1=N2 N1<N2
Imagen
Aprender Haciendo
ACTIVIDAD No. 5: Sistema de Poleas

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5.2. ENGRANAJES COMPUESTO
Si el sistema está compuesto de más de un
par de ruedas dentadas, se denomina “tren
de engranajes”, como se ve en la figura. Se
utilizan dos o más engranajes para transferir
potencia o velocidad, o bien para cambiar la
dirección en la cual se aplica la fuerza.
Los engranajes trabajan en equipo
Dos engranajes funcionando juntos son una
combinación de dos máquinas simples.
Cuando dos o más máquinas simples
trabajan juntas, como en el caso de un par
de engranajes, hablamos de una máquina
compuesta.
Cambio de sentido de rotación
El engranaje motor hace girar el engranaje
de salida. Los ejes del engranaje motor y
de engranaje conducido giran a la
misma velocidad, pero en sentido opuesto.
Cuando el engranaje motor gira 1 vuelta, el engranaje conducido gira 1 vuelta
pero en sentido contrario.

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ACTIVIDAD No. 6: Engranajes compuestos
Relación de engrane o de transmisión
La relación de engrane (i) es el cociente entre el número de dientes del
engranaje conducido (Ec) y el número de dientes del engranaje motor (Em).
Multiplicador de Velocidad
Si el engranaje motor Em es mayor que el conducido, entonces el motor
girará más despacio que el conducido Ec y la velocidad de salida (la del
conducido) del sistema será mayor que la de entrada, que es la del motor.
Entonces tenemos un sistema multiplicador de la velocidad.
Relación de engranaje entre Em y Ec
Em=40t, Ec=24t, la relación
Esto significa que cuando Em hace tres vueltas Ec ha realizado 5 vueltas por

tanto gira más rápido que Em.
Sistema Velocidad Constante
Si los dos engranes son del mismo tamaño, ambas velocidades son iguales y
lo que se hace es trasmitir la velocidad de giro del motor a otro eje. Tenemos
entonces un sistema constante, giran a igual velocidad.
Em=24, Ec=24, la relación
Relación de engrane: 1:1
• 1 vuelta del motor genera 1 vuelta en el conducido.
• Invierte el sentido de giro.
• No genera cambios en velocidad de giro.

Aprender Haciendo
ACTIVIDAD No. 7: Relación de transmisión en los engranajes
Reductor de Velocidad
Si el engrane motor es menor que el conducido, entonces girará más rápido
el motor que la salida del sistema, es decir el conducido. A este tipo de
sistema se lo denomina reductor de la velocidad.
Figura 11
Ejemplo:
Engranaje conducido 24 dientes: Ec = 24
Engranaje motor 8 dientes: Em = 8
La relación de engranaje es igual a: i =3
Esto quiere decir que 3 vueltas del engranaje motor (más pequeño) produce
1 vuelta del engranaje conducido (más grande).

Engranaje o Piñón Loco
En un tren de engranajes, el motriz y el conducido giran en sentidos opuestos.
Pero, a veces, es necesario que ambos giren en el mismo sentido.
En ese caso, entre el engranaje motriz y el conducido se coloca un tercer
piñón, como se ve en la figura. Con eso se consigue que tanto el motriz
como el conducido giren en el mismo sentido. A ese tercer engranaje así
colocado se lo llama engranaje o piñón loco.
¿Si el engranaje conductor gira en sentido de las manecillas
del reloj en qué sentido gira el conducido?
Cambio en la dirección del movimiento.
Utilizando engranajes cónicos rectos se efectúa la transmisión del movimiento
de ejes que se cortan en un mismo plano, generalmente en un ángulo de 90º
por medio de ruedas cónicas dentadas. Se utilizan para efectuar cambios de
90º en la dirección del movimiento.

Figura 12
Aprender Haciendo
ACTIVIDAD No. 8: Cambio en la direccion del movimiento
5.3. Sistema Piñón Cremallera
¿Qué es un piñón?
Rueda pequeña y dentada que engrana con otra mayor en una máquina.
(RAE)
¿Qué es una cremallera?
“En mecánica, una cremallera es un prisma rectangular con una de sus caras
laterales tallada con dientes. Estos pueden ser rectos o curvados y estar

dispuestos en posición transversal u oblicua”
Definición de cremallera aquí: fuente
Figura 13
Un mecanismo piñón-cremallera convierte el movimiento circular de un
piñón en uno lineal continuo por parte de la cremallera. Es lo que ocurre por
ejemplo con algunas puertas de garaje que lo emplean. La cremallera es una
pieza alargada con dientes en los que pueden encajar los dientes del piñón.
La gran importancia de este sistema y los que veremos a continuación es que
son capaces de transformar el movimiento de giro del eje de un motor en un
movimiento linear.
Figura 14
Aprender Haciendo
ACTIVIDAD No. 9: Mecanismo piñón-cremallera

5.4. Sistema Tornillo sin fin-engranaje
¿Qué es un tornillo sin fin?
En mecánica se denomina tornillo sin fin a una disposición que transmite el
movimiento entre ejes que están en ángulo recto.
Cada vez que el tornillo sin fin da una vuelta completa, el engranaje avanza un
número de diente igual al número de entradas del sinfín.
Con el tornillo sin fin y rueda dentada podemos transmitir fuerza
y movimiento entre ejes perpendiculares.
La velocidad de giro del eje conducido depende del número de entradas del
tornillo y del número de dientes de la rueda.
Las reducciones que le es posible transformar a este elemento con las ruedas
dentadas viene en función n de los dientes de este último, n : 1, de esta forma
si utilizamos una rueda dentada de 24, la relación n de reducción será de 24:1
por una vuelta que de el tornillo sin fin, la rueda dentada se moverá un diente,
así que deberemos mover el engranaje 24 veces para que la rueda dentada
se mueva 1 vuelta.
Aprender Haciendo
ACTIVIDAD No. 10: Mecanismo tornillo sin fin-engranaje

5.5. Mecanismo Leva-seguidor
¿Qué es una leva?
“La leva es un disco con un perfil externo parcialmente circular sobre el que
apoya un operador móvil (seguidor de leva ) destinado a seguir las variaciones
del perfil de la leva cuando esta gira”.
Definición de Leva aquí: fuente
Este mecanismo transforma un movimiento circular
en uno alternativo.
El seguidor puede ser una simple varilla que se sitúa
junto a la leva de forma que al girar empuja la varilla
o la deja bajar, según la parte del ovoide que esté
en contacto con el seguidor.
Las levas se emplean en el árbol de levas de un motor que permite abrir y
cerrar las válvulas de los cilindros del motor de un coche, como ya veremos
en un tema posterior, etc.
Aprender Haciendo
ACTIVIDAD No. 11: Sistema de Leva-Seguidor
5.6. Sistema Biela-Manivela
¿Qué es una 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”

Definición de Biela aquí: fuente
¿Qué es una manivela?
Transforma Movimiento Circular a Rectilíneo alternativo. Este mecanismo
transforma un movimiento circular en uno alternativo, como el que se ve en
las ruedas de los trenes antiguos.
En ese caso, la biela consiste en una barra rígida que se fija a un punto
excéntricode la rueda (un punto distinto del centro de la rueda).
También puede transformar un movimiento alternativo en uno circular.
Normalmente las bielas se emplean cuando los esfuerzos son grandes porque
lo soportan mejor que las levas. Se puede observar los modelos realizados
con piezas Lego.
¿Quieres conocer más sobre Sistema Biela- Manivela?
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Aprender Haciendo
ACTIVIDAD No. 12: Sistema de Biela-Manivela

6 Fuerza y Torque
6.1. ¿Qué es una fuerza?
Una fuerza es algo que cuando actúa sobre un cuerpo, de cierta masa, le
provoca un efecto.
Por ejemplo, al levantar pesas, al empujar algún cuerpo sólido, al realizar un
esfuerzo muscular al empujar algo, etcétera siempre hay un efecto.
El efecto de la aplicación de una fuerza sobre un objeto puede
ser:
• Modificación del estado de movimiento o reposo en que se encuentra el
objeto que la recibe.
• Modificación de su aspecto físico.
Desde el punto de vista del estudio de la física la fuerza se explica cómo:
Fuerza es toda causa capaz de modificar el estado de reposo o de
movimiento de un cuerpo.
La expresión matemática que defina la fuerza: F=m x a, la fuerza es igual al
producto de la masa (del cuerpo) por la aceleración que adquiere cuando se
aplica dicha fuerza.
La masa se expresa en kg y la aceleración en metros por segundos cuadrados
m/seg2. F=kg x M/seg2
De hecho, las unidades de fuerza se llaman “Newtons.”
¿Quieres conocer más sobre Fuerza y Torque?
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6.2. Torque
Cuando se aplica una fuerza en algún punto de un cuerpo rígido, dicho
cuerpo tiende a realizar un movimiento de rotación en torno a algún eje.
La capacidad de una fuerza para producir un giro o rotación alrededor de un
eje se llama torque o momento.
Nos interesa el “torque” porque trataremos con engranajes, motores y ejes
rotacionales.
¿Cómo se relacionan fuerza y torque?
Desde el punto de vista matemático, igual al producto de la intensidad de la
fuerza (módulo) por la distancia desde el punto de aplicación de la fuerza
hasta el eje de giro.
t =F x r (Newton por metros)
t = torque o momento
F= fuerza aplicada
r = distancia entre el punto de aplicación de la fuerza y el eje.
Figura 15
Engranaje y Torque
¿Qué relación hay entre engranaje, fuerza y torque?
Considere un par de engranajes conectados.
La fuerza de los dientes del engranaje E1 empuja contra los dientes del
engranaje E2. Esto crea una fuerza igual (y opuesta) en E2. Esto es la tercera
ley de Newton.

La fuerza creada en la cara del diente de E2 produce un torque que es igual
a t2 =F x r2 donde r2 es el radio de E2.
¿Quieres conocer más sobre Las leyes de Newton?
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¿Qué se gana y que se pierde en la relación entre dos engranajes?
Pierde Velocidad: Como la relación de engranajes es 24/40, es decir 8:5, esto
quiere decir que E2 gira más lento que E1.
Gana torque: La fuerza creada en la cara del diente de E2 produce un
torque que es igual a t2 =F x r2 donde r2 es el radio de E2.
Como el radio r2 es mayor que el radio r1 resulta que el torque t2 es mayor
que t1
Los engranajes pueden incrementar el torque ( y la fuerza) que ejercen sobre
algo. Esto se denomina ventaja mecánica.

Figura 16
Hasta ahora, hemos dicho que los engranajes cambian la
velocidad.
Pero, también cambian el torque.
Si la razón de engranajes de una caja de cambio es 75:1
Significa que el eje de salida rota 75 veces más lento que el eje de entrada.
También significa que el eje de salida tiene 75 veces el torque del eje de
entrada.
Resumen – Puntos Claves
Una fuerza produce el movimiento de una masa.
El torque es una fuerza rotacional.
El trabajo tiene 2 componentes, fuerza y distancia.
La ventaja mecánica permite incrementar una componente del trabajo a
expensas de la otra.
Los engranajes son una forma de obtener ventaja mecánica. Ellos, incrementan
el torque de un eje para general un movimiento.
¿Quieres conocer más sobre La ventaja mecánica?
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Imágenes
• Figura 1: http://3.bp.blogspot.com/_6ck7cz05CSE/S6oHtVSZxII/AAAAAAAAAC0/
hDeONCIFuUc/s400/Dibujo4.JPG
• Figura 2: https://encrypted-tbn1.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQznXTAw9lP22
iG2jKpk45IMZSTC-7C21yQziThE2yXarlFX4HF
• Figura 3: https://encrypted-tbn1.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQ03vj2F37xrfqh
cKnQWWsY5fpmvo7-40VBt_qcmK0V3I29DqE4bA
• Figura 4: https://encrypted-tbn3.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcS8wXYxUhm9F
qcp9ZX6GvhkBB41jzkpwgl8dSlUl9jf47Z8dllBYQ
• Figura 5: http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/material107/mecanismos/imagenes/
mec_poleamovil01.gif
• Figura 6: http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/material107/mecanismos/imagenes/
mec_poleamovil05.gif
• Figura 7: http://www.isogawastudio.co.jp/legostudio/toranomaki/toranomaki_parts/
downloadbutton.png
• Figura 8: https://encrypted-tbn2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcTsp7DGUYYs14
wv-JLsAVow8AGiiPtOySiz8SRHscGij2a5CBM9qA
• Figua 9: http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/material107/mecanismos/imagenes/
mec_multiplicador01.gif
• Figura 10: http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/material107/mecanismos/
imagenes/mec_multiplicador17.gif
• Figura 11: http://www.isogawastudio.co.jp/legostudio/toranomaki/toranomaki_parts/
downloadbutton.png
• Figura 12: http://www.iesbajoaragon.com/~tecnologia/Meca/Image162.jpg
• Figura 13: http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/material107/operadores/imagenes/
ope_ruedentada07.gif
• Figura 14: http://1.bp.blogspot.com/_CIk1xcT861I/S9RUNsQcrSI/AAAAAAAAAII/
P2vlNIf06Ok/s1600/puerta+corredera%5B1%5D.jpg
• Figura 15: http://www.profesorenlinea.cl/imagenfisica/Fuerzas_Torque_momento_
image008.jpg
• Figura 16: http://www.asahi-net.or.jp/~pj5y-isgw/toranomaki.pdf

Módulo 2 Taller de Robótica Educativa Liceo Braulia de Paula

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