Mecanismos

MÁQUINAS Y MECANISMOS.

1. Poleas.
2. Piñones
3. Palancas
4. Sistemas hidráulicos.

¿Qué son los mecanismos y cómo actúan en las máquinas?
Tipos de mecanismos con ejemplo.
Tipos de movimientos en un mecanismo. "Nombre y dibujo".
Dibuja cada una de las partes que conforman una polea.
Desarrollar 4 ejercicios en el que halle la fuerza necesaria para levantar una masa,utilizando un mecanismo de poleas.

DESARROLLO.

Los MECANISMOS se refieren a la totalidad que forman los diversos componentes de una maquinaria y que se hallan en la disposición propicia para su adecuado funcionamiento. Estos en las MÁQUINAS transmiten y transforman fuerzas y movimientos desde un elemento motriz a un elemento conducido, permitiendo al ser humano realizar determinados trabajos con mayor comodidad y menor esfuerzo.

TIPOS DE MECANISMOS

-POLEAS

Una polea es una rueda que tiene un ranura o acanaladura en su periferia, que gira alrededor de un eje que pasa por su centro. Esta ranura sirve para que, a través de ella, pase una cuerda que permite vencer una carga o resistencia R, atada a uno de sus extremos, ejerciendo una potencia o fuerza F, en el otro extremo. De este modo podemos elevar pesos de forma cómoda e, incluso, con menor esfuerzo, hasta cierta altura. Es un sistema de transmisión lineal puesto que resistencia y potencia poseen tal movimiento.

Podemos distinguir tres tipos básicos de poleas:

Polea simple fija: Como su nombre indica, consiste en una sola polea que está fija a algún lugar. Con ella no se gana en Fuerza, pero se emplea para cambiar el sentido de la fuerza haciendo más cómodo el levantamiento de cargas al tirar hacia abajo en vez de para arriba, entre otros motivos porque nos podemos ayudar de nuestro propio peso para efectuar el esfuerzo. La fuerza que tenemos que hacer es igual al peso que tenemos que levantar (no hay ventaja mecánica) F=R. Así, por ejemplo, si deseo elevar una carga de 40 kg de peso, debo ejercer una fuerza en el otro extremo de la cuerda de, igualmente, 40 kg.

Polea simple móvil: Es un conjunto de dos poleas, una de las cuales es fija, mientras que la otra es móvil. La polea móvil dispone de un sistema armadura-gancho que le permite arrastrar la carga consigo al tirar de la cuerda. La principal ventaja de este sistema de poleas es que el esfuerzo que se emplea para elevar la carga representa la mitad del que haría si emplease una polea fija. Así, por ejemplo, si quisiera elevar una carga de 40 kg de peso, basta con ejercer una fuerza de tan sólo 20 kg.

Poleas compuestas:

Pueden ser:

-Polipastos o aparejos: Este mecanismo está formado por grupos de poleas fijas y móviles, cada uno de ellos formado a su vez por un conjunto de poleas de diámetro decreciente y ejes paralelos entre sí que se montan sobre la misma armadura, de modo que existe el mismo número de poleas fijas que móviles.
La ventaja mecánica del polipasto puede determinarse contando en número de segmentos de cuerda que llegan a las poleas móviles que soportan la carga.

-PIÑONES

Un engranaje es un sistema de engranes que tiene una función específica como transmitir o invertir el movimiento de un engrane a otro, y además permiten aumentar la fuerza reduciendo la velocidad, o por el contrario aumentar la velocidad de giro reduciendo la fuerza.

La fuerza del movimiento debe estar ya conectada a uno de los engranes ya sea a través de una manivela, un motor, o simplemente moviéndolo manualmente. Al mover uno de los engranes se mueven con este sus dientes haciendo que los dientes de los engranes que estén conectados a él también se muevan. Como la transmisión se hace a través de los dientes, escogiendo el número de dientes de cada engrane se puede controlar el movimiento.

Tipos de engranaje:

RECTO: una rueda con dientes paralelos al eje tallados en su perímetro. Los engranajes rectos transmiten movimiento giratorio entre dos ejes paralelos. En un engranaje sencillo, el eje impulsado gira en sentido opuesto al eje impulsor. Si se desea que ambos ejes giren en el mismo sentido se introduce una rueda dentada denominada 'rueda loca' entre el engranaje impulsor o motor y el impulsado. La rueda loca gira en sentido opuesto al eje impulsor, por lo que mueve al engranaje impulsado en el mismo sentido que éste.

ANULARES: son variaciones del engranaje recto en los que los dientes están tallados en la parte interior de un anillo o de una rueda con reborde, en vez de en el exterior. Los engranajes interiores suelen ser impulsados por un piñón, un engranaje pequeño con pocos dientes.

CREMALLERA: (barra dentada plana que avanza en línea recta) funciona como una rueda dentada de radio infinito y puede emplearse para transformar el giro de un piñón en movimiento alternativo, o viceversa.

CÓNICOS: así llamados por su forma, tienen dientes rectos y se emplean para transmitir movimiento giratorio entre ejes no paralelos.

HELICOIDALES: Los dientes de estos engranajes no son paralelos al eje de la rueda dentada, sino que se enroscan en torno al eje en forma de hélice. Estos engranajes son apropiados para grandes cargas porque los dientes engranan formando un ángulo agudo, en lugar de 90º como en un engranaje recto. Los engranajes helicoidales sencillos tienen la desventaja de producir una fuerza que tiende a mover las ruedas dentadas a lo largo de sus ejes. Esta fuerza puede evitarse empleando engranajes helicoidales dobles, o bihelicoidales, con dientes en forma de V compuestos de medio diente helicoidal dextrógiro y medio diente helicoidal levógiro.

Algunos ejemplos:se utilizan en trenes y en autos.

PALANCAS
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.

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.

Fuerzas actuantes

-La potencia P: es la fuerza que aplicamos voluntariamente con el fin de obtener un resultado; ya sea manualmente o por medio de motores u otros mecanismos.

-La resistencia R: es la fuerza que vencemos, ejercida sobre la palanca por el cuerpo a mover. Su valor será equivalente, por el principio de acción y reacción, a la fuerza transmitida por la palanca a dicho cuerpo.

-La fuerza de apoyo: es la ejercida por el fulcro (punto de apoyo de la barra) sobre la palanca. Si no se considera el peso de la barra, será siempre igual y opuesta a la suma de las anteriores, de tal forma de mantener la palanca sin desplazarse del punto de apoyo, sobre el que rota libremente.

-Brazo de potencia; Bp: la distancia entre el punto de aplicación de la fuerza de potencia y el punto de apoyo.

-Brazo de resistencia; Br: distancia entre la fuerza de resistencia y el punto de apoyo.

Ley de la palanca
En física, la ley que relaciona las fuerzas de una palanca en equilibrio se expresa mediante la ecuación:
P x Bp = R x Br
Ley de la palanca: Potencia por su brazo es igual a resistencia por el suyo.

Siendo P la potencia, R la resistencia, y Bp y Br las distancias medidas desde el fulcro hasta los puntos de aplicación de P y R respectivamente, llamadas brazo de potencia y brazo de resistencia.
Tipos de palanca

-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, Para que esto suceda, el brazo de potencia Bp ha de ser mayor que el brazo de resistencia Br.

Ejemplos de este tipo de palanca son: el balancín, las tijeras, las tenazas, los alicates o la catapulta.

-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.

Ejemplos de este tipo de palanca son la carretilla, los remos y el cascanueces.

- 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 quitagrapas, la caña de pescar y la pinza de cejas; y en el cuerpo humano, el conjunto codo - bíceps braquial - antebrazo, y la articulación temporomandibular.

SISTEMAS HIDRÁULICOS

Son mecanismos operados por la resistencia que ofrece la transmisión o la presión cuando el líquido es forzado a través de una pequeña abertura o tubo.
La idea básica detrás de cualquier sistema es muy simple, la fuerza que se aplica en un momento dado en un punto se transmite a otro punto en forma de fluido.

Existen dos tipos de sistemas hidráulicos:

Abierto: la bomba hidráulica genera constantemente caudal, aún cuando el circuito permanece en reposo. Cuándo el sistema está activo el caudal que entrega a la bomba se inyecta dentro del cilindro hidráulico u otro actuador.

Cerrado: La bomba trabaja si el sistema está activo, es decir cuando se quiere transmitir energía. En esta circunstancia estando el sistema en reposo, no hay caudal.

EJEMPLOS: Los frenos hidráulicos, Bomba manual hidráulica...

TIPOS DE MOVIMIENTOS EN UN MECANISMO

Movimiento Lineal: es el desplazamiento de un cuerpo en línea recta o en una dirección determinada. Un ejemplo, el movimiento de los carros.

Movimiento Rotatorio: es el desplazamiento de un cuerpo que sigue una trayectoria circular. Un ejemplo, el movimiento de un molino de viento.

Movimiento Alternativo: es el desplazamiento de un cuerpo hacia adelante y hacia atrás, a lo largo de una línea. Un ejemplo un reloj cucó.

Movimiento oscilante: es el desplazamiento de un cuerpo hacia adelante y hacia atrás según una trayectoria curva, que describe un arco de circunferencia. Un ejemplo, el péndulo

PARTES DE UNA POLEA

- El cuerpo es el elemento que une el cubo con la garganta. En algunos tipos de poleas está formado por radios o aspas para reducir peso y facilitar la ventilación de las máquinas en las que se instalan.

- El cubo es la parte central que comprende el agujero, permite aumentar el grosor de la polea para aumentar su estabilidad sobre el eje. Suele incluir un chavetero que facilita la unión de la polea con el eje o árbol (para que ambos giren solidarios).

- La garganta (o canal ) es la parte que entra en contacto con la cuerda o la correa y está especialmente diseñada para conseguir el mayor agarre posible. La parte más profunda recibe el nombre de llanta. Puede adoptar distintas formas (plana, semicircular, triangular...) pero la más empleada hoy día es la trapezoidal.

EJERCICIOS DE POLEAS

1. en este caso y en todos tendremos que aplicar la fórmula (Fuerza igual a carga sobre número de poleas).

Tenemos un valor de 120N como carga(R) para hallar la fuerza necesaria solo tenemo que dividir este valor (R) con el número de poleas presentes(4) dando un resultado de 30N.

2.En este caso tiene la misma carga que el ejemplo anterior pero no el mismo número de poleas.

Tenemos la carga (120N) y su número de poleas (2); ahora los divido para hallar la fuerza, que en este caso sería igual a 60N.

3.

En este caso tenemos como carga a 6.000N sobre su número se poleas 6 y eso es igual a la ncesidad de un total de fuerza de 1.000N.

4. Esta es un poco más compleja donde la fuerza no es esacta.

En este ejemplo tenemos 10 poleas y una carga de 100 kilos eso sería igual a una fuerza de 12.5 kilos.

PALANCAS

Actividad:

1. Dibujar el esquema que representa la palanca dependiendo de su grado y dividirla dependiendo de la ley de las palancas.
2. Dibujar 5 ejemplos de palancas según su clase.
3. Realizar los ejercicios propuestos.

DESARROLLO

1.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.

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.

FUERZAS ACTUANTES:

Sobre la barra rígida que constituye una palanca actúan tres fuerzas:

La potencia P: es la fuerza que aplicamos voluntariamente con el fin de obtener un resultado; ya sea manualmente o por medio de motores u otros mecanismos.

La resistencia R: es la fuerza que vencemos, ejercida sobre la palanca por el cuerpo a mover. Su valor será equivalente, por el principio de acción y reacción, a la fuerza transmitida por la palanca a dicho cuerpo.

La fuerza de apoyo: es la ejercida por el fulcro (punto de apoyo de la barra) sobre la palanca. Si no se considera el peso de la barra, será siempre igual y opuesta a la suma de las anteriores, de tal forma de mantener la palanca sin desplazarse del punto de apoyo, sobre el que rota libremente.

Brazo de potencia; Bp: la distancia entre el punto de aplicación de la fuerza de potencia y el punto de apoyo.

Brazo de resistencia; Br: distancia entre la fuerza de resistencia y el punto de apoyo.

LEY DE LA PALANCA
En física, la ley que relaciona las fuerzas de una palanca en equilibrio se expresa mediante la ecuación:

P x Bp = R x Br

Ley de la palanca: Potencia por su brazo es igual a resistencia por el suyo.

Siendo P la potencia, R la resistencia, y Bp y Br las distancias medidas desde el fulcro hasta los puntos de aplicación de P y R respectivamente, llamadas brazo de potencia y brazo de resistencia.

TIPOS DE PALANCA

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, Para que esto suceda, el brazo de potencia Bp ha de ser mayor que el brazo de resistencia Br.
Ejemplos de este tipo de palanca son: el balancín, las tijeras, las tenazas, los alicates o la catapulta.

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.
Ejemplos de este tipo de palanca son la carretilla, los remos y el cascanueces.

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 quitagrapas, la caña de pescar y la pinza de cejas; y en el cuerpo humano, el conjunto codo - bíceps braquial - antebrazo, y la articulación temporomandibular.