Las máquinas simples siguiendo con el estudio de las conquistas de la Humanidad en materia de inventos y descubrimientos, ha llegado al tema de la clasificación de las máquinas. Muchas de las máquinas simples existen desde la antigüedad.
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Desde tiempos muy remotos el hombre ha buscado la manera de resolver los problemas que se le presentan. La caza, la pesca y la recolección de frutas y legumbres fueron actividades necesarias para sobrevivir y para realizarlas con mayor eficiencia fue necesario el empleo de diversos utensilios. Descubrieron que con una rama doblada y sujeta de sus extremos por una cuerda estirada, podían lanzar una flecha a gran distancia Los primeros utensilios fueron objetos como lanzas, arcos, flechas, hachas, cuchillos, etcétera.
Cuando se dieron cuenta de que el arco, las ruedas y las palancas les ayudaban a mover más fácilmente las cosas, se inició el uso de las máquinas. En las comunidades primitivas, los humanos se agrupaban para cazar y hacer actividades cada vez más complicadas con ayuda de las máquinas simples. Se dividían el trabajo y los beneficios obtenidos eran para todos. Al organizarse, desarrollaron el lenguaje, lo que les sirvió para comunicarse mejor.
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Fue entonces cuando los grupos humanos inventaron máquinas simples, que funcionan como extensión de sus manos, uñas y dientes: rocas afiladas, como cuchillos, instrumentos de madera para cavar, arpones con puntas agudas de hueso y muchas otras. En estos instrumentos, la energía es proporcionada por los músculos de la persona que los utilizó; la fuerza que debe aplicar para realizar un trabajo físico es menor, si emplea sus máquinas rudimentarias que si no lo hace.
El uso de estas herramientas permitió el desarrollo de la caza y la pesca y, como consecuencia, fue posible obtener una alimentación más variada.
La idea de una “máquina simple” originó con el filósofo griego Arquímedes alrededor del 3o siglo A.C., que estudió las máquinas simples “de Arquímedes”: palanca, polea, y tornillo. Él descubrió el principio de la palancada, o ventaja mecánica en la palanca. Su comprensión fue limitada al equilibrio estático de fuerzas y no incluyó la compensación entre la fuerza y la distancia se movió. Herón de Alexandria en su trabajo “mecánicos” enumera 5 mecanismos con los cuales una carga se pueda fijar en el movimiento: torno, palanca, polea, cuña, y tornillo. Durante Renacimiento las 5 máquinas simples clásicas (excepto la cuña) comenzaron a ser estudiadas como grupo. La teoría dinámica completa de máquinas simples fue resuelta cerca Galileo Galilei en 1600 adentro Le Meccaniche (“En mecánicos”). Él era el primer para entender que las máquinas simples no crean energía, solamente se transforma.la famosa frase de Arquímedes: “Dadme un punto de apoyo y moveré el mundo”. Frase que puede resumir a su ley de la palanca en el siglo III a. C.
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Cynthia Pamela Castro Sánchez.
Introducción:
El movimiento del cuerpo humano se relaciona con las maquinas simples, mediante los principios de fuerza y trabajo que se describen todo movimiento. Las maquinas simples se presentan en forma de palanca, ya que brindan la habilidad de caminar y correr. Los sistemas de palancas del cuerpo son complejos; sin embargo, cada sistema consta de cuatro partes básicas: una barra rígida (hueso), una fuente de fuerza (contracción del musculo), un eje o punto de apoyo (articulado entre los huesos) y una resistencia (el peso del cuerpo o de un objeto que se traslada).
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Fuerza y Maquinas Simples:
La fuerza es la causa capaz de alterar el estado de reposo o de movimiento en que se encuentra un cuerpo, o de producir deformación en el. Una fuerza puede mover un objeto que estaba en reposo; una fuerza puede detener un objeto que se encuentra en movimiento; una fuerza puede hacer cambiar la forma de los objetos.
Elementos de la fuerza:
Cuando un cuerpo está sometido a la acción de una fuerza, sobre el actúan cuatro elementos, que son los siguientes:
-Magnitud: consiste en el mayor o menor grado de fuerza aplicada para producir un cambio de forma o movimiento. También es conocida como la intensidad que representa la cantidad de fuerza aplicada sobre el objeto.
-Dirección: establece la orientación o trayectoria en que se mueve el cuerpo por efecto o aplicación de la fuerza, según los puntos cardinales.
-Sentido: nos indica hacia donde se aplica la fuerza, para cada dirección hay siempre dos sentidos, de los cuales se toma como positivas las fuerzas que actúan en un sentido y negativas las que actúan en sentido opuesto al positivo.
-Punto de aplicación: es la zona, lugar, sitio donde se ejerce o aplica la fuerza al objeto.
Todos estos elementos caracterizan la fuerza como una magnitud vectorial por lo cual la representación grafica de la fuerza se realiza por medio de flechas llamadas vectores.
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Definición:
Es un dispositivo que se emplea para efectuar con mayor facilidad un trabajo y que convierte una sola fuerza de entrada en una sola fuerza de salida. La fuerza de entrada se mueve a través de una distancia y la fuerza de salida se mueve en una distancia.
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Cynthia Pamela Castro Sánchez.
Eficiencia:
Es la relación del trabajo de salida entre el trabajo de entrada. El trabajo de entrada se realiza mediante la aplicación de una sola fuerza, y la máquina realiza el trabajo de salida a través de otra fuerza única. al aplicar esto da como resultado tres procesos , los cuales son:
1. Se suministra trabajo a la máquina.
2. El trabajo se realiza contra la fricción.
3. La máquina realiza trabajo útil o de salida.
De acuerdo con el principio de la conservación de la energía,estos procesos se relacionan en la siguiente forma:
Trabajo de entrada + trabajo contra la fricción + trabajo de salida.
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Características:
1. Producen la transformación de la energía que reciben-
2. Utilizan la energía para funcionar.
3. La energía que reciben para su funcionamiento no es aprovechada completamente, debido a que a que parte de esta se pierde en la fricción o roce.
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Ventajas:
- Facilitar el trabajo.
- Aumentar las fuerzas.
- Cambiar el sentido de las fuerza.
- La ventaja mecánica de una maquina simple es igual a la relación de la distancia que recorre la fuerza de entrada entre la distancia que recorre la fuerza de salida.
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Aplicación de Energías:
1. La energía cinética es la energía asociada al movimiento de un cuerpo y está relacionada con su masa y su celeridad de la manera siguiente: E =1/2 mv2
2. La energía potencial es la energía asociada a la posición de un cuerpo. La energía potencial gravitatoria de un cuerpo de masa a una altura sobre un cierto punto de referencia es: U= mgh
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Cynthia Pamela Castro Sánchez.
Elementos de una maquina:
Estos dispositivos eran de uso común durante siglos antes de la época de Leonardo. Cada uno hace el trabajo más fácil de hacer, proporcionando alguna compensación entre la fuerza aplicada y la distancia a la que se aplica la fuerza.
-Rueda y Eje: En esta máquina una rueda o de habla está bloqueado en un eje central, de modo que cuando uno se enciende el otro debe girar. Un movimiento más largo en el borde de la rueda se convierte en un movimiento más poderoso en el eje más corto. A la inversa, una poderosa fuerza de corto en el eje de la rueda se moverá en el borde de la mayor distancia.
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Sistema de poleas:
Una polea sencilla, simplemente invierte el sentido de una fuerza. Cuando dos o más poleas están conectadas entre sí, permiten una carga pesada para ser levantada con menos fuerza. La desventaja es que el extremo de la cuerda debe moverse una distancia superior a la carga.
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Cuña:
Una cuña convierte el movimiento en una dirección en un movimiento de división que actúa en ángulo recto con la hoja. Casi todas las máquinas de cortar el uso de la cuña. Una máquina de elevación puede usar una cuña para meterse debajo de una carga.
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Tornillo:
Un tornillo es un núcleo central con un hilo o la ranura envuelto alrededor de él para formar una hélice. Mientras gira, un tornillo convierte un movimiento rotatorio en un movimiento hacia adelante o hacia atrás.
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Palanca:
Una palanca es una barra rígida que gira en torno a un punto de giro. Hacia abajo el movimiento en un resultado final en un movimiento hacia arriba en el otro extremo. Dependiendo de la ubicación del punto de pivote se encuentra, una palanca puede multiplicar ya sea la fuerza aplicada o la distancia a la que se aplica la fuerza.
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Engranajes:
Los engranajes son ruedas dentadas o vinculado malla juntos para transmitir el movimiento y la fuerza. En cualquier par de engranajes de la más grande girará más lentamente que el más pequeño, sino que rotan con mayor fuerza. Cada equipo en una serie invierte el sentido de giro del arte anterior.
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Engranajes cónicos:
Gears esa malla en un ángulo cambiar el sentido de giro.
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Engranaje helicoidal:
Un tornillo sin fin es una combinación de uno artes de malla con los hilos de un tornillo. Esto cambia la combinación de convertir la dirección de movimiento de noventa grados. Engranajes de gusano también disminuyen la velocidad de giro del tornillo de engranaje y aumentar su fuerza.
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Piñón y cremallera:
Un solo engranaje, el piñón, engrana con un dentado guía deslizable. Esta combinación convierte el movimiento rotatorio a un lado a otro movimiento. Limpiaparabrisas en los automóviles son impulsados por un mecanismo de cremallera y piñón. Un piñón pequeño en la base del limpiador mallas con un bastidor de deslizamiento de abajo.
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Leva:
Una leva es una rueda con protuberancias en forma de sobre el mismo. Cámaras a menudo están conectadas a las barras, palancas, o los resortes. En el viaje de la gravedad de martillo se muestra aquí, las protuberancias en la leva de empuje hacia abajo girando en el extremo de la palanca por lo que es levantar el martillo y otra vez.
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Trinquete:
Un trinquete es un dispositivo que permite una rueda gire en una sola dirección. La rueda dentada tiene una forma especial los dientes. Una barra sobre un eje llamado el "trinquete" se fija por encima de la rueda dentada. Las diapositivas trinquete sobre los dientes de la llave en una dirección, pero bloquea el movimiento de los dientes si la rueda gira en sentido contrario.
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Cynthia Pamela Castro Sánchez.
Tipos de Maquinas Simples:
- Palanca.
- Polea.
- Torno.
- Rueda.
- Plano inclinado.
- Cuña.
- Tornillo.
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Elementos de una palanca:
El brazo de potencia: es la distancia que hay entre el punto donde se aplica la fuerza motriz (Fp) y el punto de apoyo (A).
El brazo de resistencia: es la distancia que hay entre la fuerza resistente (Fr) y el punto de apoyo (A).
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Clases de palancas:
De acuerdo con la posición de la fuerza motriz (Fp) y de la fuerza resistente (Fr) con respecto al punto de apoyo (A), se consideran tres clases:
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Palanca:
Es una barra rígida que gira alrededor de un punto llamado punto de apoyo o fulcro en donde sus extremos actúan la potencia o fuerza y la resistencia. Se divide en:
1. Palanca de primer género o inmóviles: punto de apoyo entre la fuerza y la resistencia. Ejemplos: tijeras, Pinzas mecánicas, de presión, eléctricas, balanza, etc.
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2. Palanca de Segundo género o interesistentes: tienen la resistencia entre el punto de apoyo y la fuerza. Ejemplo: carretilla, destapador de botellas, rompenueces, remos. etc
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3. Palanca de tercer género o interpotentes: la fuerza se aplica entre el punto de apoyo y la resistencia. Ejemplos: brazo humano, escobas para barrer, batear, etc.
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Cynthia Pamela Castro Sánchez.
Polea:
Es una palanca cuyo brazo de palanca de entrada es igual a brazo de palanca de salida. A partir del principio de equilibrio, la fuerza de entrada igualará la fuerza de salida.
1. Polea fija: su punto de apoyo está en su eje, el cual no cambia de lugar cuando se eleva una carga.
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2. Polea móvil: tiene la ventaja de ahorrar esfuerzo, debido a la resistencia del objeto (peso) es repartido entre las dos ramas de la cuerda. Según esto, al momento de tirar del extremo de la cuerda, será aplicada una fuerza que corresponde aproximadamente a la mitad del peso de la carga. Ya que el punto de apoyo está en la cuerda en lugar de quedar en el eje.
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3. Polipastos o aparejos: Se forman mediante la combinación de poleas fijas y poleas móviles, y se emplean para levantar grandes cargas.
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Torno:
Es un cilindro atravesado por un eje, que se encuentra unido a un soporte o base fija. El eje central está conectado por uno de sus extremos a un manubrio sobre el que se aplica la potencia que hace girar la barra cilíndrica donde se enrolla una cuerda, mecate o cadena que conduce la resistencia.
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Rueda:
Pieza en forma de circunferencia para mover cuerpos con mayor facilidad.
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Plano Inclinado:
Es una superficie rígida que forma con la horizontal un ángulo agudo. Ejemplos: rampas empleada por los camiones para subir sus cargas, en la cuenta de una carretera, etc.
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Cuña:
Se encuentra constituida por un prisma triangular de acero u otro material consistente y se emplea para dividir un cuerpo en dos partes y las cuñas son más eficientes al ser mas puntiagudas, es decir, cuanto más agudo es el ángulo en el vértice. Ejemplos: cuchillos, alfileres, cepillo de carpintero, clavos, hachas, etc.
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Tornillo:
Pieza cilíndrica con ranura en forma de espiral que entra dentro de otra pieza. La combinación de todas ellas crean una infinidad de maquinarias mecánicas.
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Organización de las Maquinas Simples:
1. Un punto fijo:
- Palanca de primer genero.
- Palanca de segundo genero.
- Palanca de tercer genero.
2. Un plano fijo:
- Plano inclinado.
- Tornillo.
- Cuña.
3. Un eje:
- Polea fija.
- Polea móvil.
- Torno.
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Utilidad:
La maquinas simples son muy útiles ya que con poca fuerza que tu les apliques tu puedes levantar un mayor peso. Sin las maquinas simples, simplemente el trabajo del hombre seria mas difícil y quizá hubiera descubierto o inventado otras formas de aumentar una fuerza con el menor esfuerzo.
Cynthia Pamela Castro Sánchez.
Esquemas:
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http://mlvega.conectate.gob.pa/servlet/SBReadResourceServlet?rid=1195240190546_558626539_2488&partName=htmljpeg
http://jespinar.conectate.gob.pa/servlet/SBReadResourceServlet?rid=1193081871578_532490402_539&partName=htmljpeg
http://mlvega.conectate.gob.pa/servlet/SBReadResourceServlet?rid=1195242386875_401864938_3438&partName=htmljpeg
http://etaboada.conectate.gob.pa/servlet/SBReadResourceServlet?rid=1216328452187_154716590_1470&partName=htmljpeg
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Juegos, Rompecabezas, videos, imágenes y presentaciones escolares sobre Maquinas Simples:
http://www.neok12.com/Simple-Machines.htm
Cynthia Pamela Castro Sánchez.
Las maquinas simples en la vida cotidiana:
La mayoría de la gente utiliza diariamente estas maquinas. Algunas son herramientas como destapadores de botellas y desatornilladores, otras son complejas, como bicicletas y automóviles. Las maquinas, manejadas por motores o personas, hacen el trabajo más fácil. Una maquina facilita la carga cambiando bien sea la magnitud, la dirección o el sentido de una fuerza cuando esta transmite energía a la tarea. Por ejemplo si no existieran las palancas como se podría cambiar un neumático, o como se lograría destapar un refresco de corcho, las palancas tienes gran importancia en la vida cotidiana. Toda célula viva de un organismo cualquiera es una maquina y como todas las maquinas, requieren de una fuente de energía.
Cynthia Pamela Castro Sánchez.
Cibergrafias y bibliografías:
http://www.abcpedia.com/construccion/maquinas/simples.html
http://42explore.com/smplmac.htm
http://books.google.com.mx/books?id=l0Hz58SOY2gC&pg=PA235&dq=maquinas+simples&lr=&cd=13#v=onepage&q=maquinas%20simples&f=false
http://books.google.com.mx/books?id=KQz1mq-jfDEC&pg=PA153&dq=maquinas+simples&lr=&cd=25#v=onepage&q&f=false
http://books.google.com.mx/books?id=moZli0LrjngC&pg=PA799&dq=caracteristicas+de+las+maquinas+simples&lr=&cd=1#v=onepage&q&f=false
Física conceptos y aplicaciones tippens
http://www.fisicapractica.com/polea-movil.php
http://www.mmach.arrakis.es/MQUINAS_SIMPLES.swf?id=3456
http://www.google.com.mx/imgres?imgurl=http://bp3.blogger.com/_YXf2ZwyiKdg/SHvau_RXKkI/AAAAAAAAALg/0MAGIcisoKA/s320/Arqu%C3%ADmedes.bmp&imgrefurl=http://marinobaler.blogspot.com/2008/07/el-nuevo-arqumedes.html&usg=__wrb1chJ7YvJizOukkIWKTVlqPlo=&h=320&w=256&sz=22&hl=es&start=36&um=1&itbs=1&tbnid=xLya8dnwbW3r0M:&tbnh=118&tbnw=94&prev=/images%3Fq%3DArquimedes%26start%3D20%26um%3D1%26hl%3Des%26sa%3DN%26ndsp%3D20%26tbs%3Disch:1
http://www.arqhys.com/arquitectura/maquinas-historia.html
Cynthia Pamela Castro Sánchez.
