LAS MÁQUINAS Y LOS AVANCES
TÉCNICOS
LIBRO:Conocimiento del Medio
Como información al alumnado y a los padres y madres, pongo los objetivos, los criterios de evaluación y los contenidos de esta unidad: Conocimiento del Medio
SITUACIÓN: ¿Cómo puedo subir una cuesta muy empinada sin que me cueste mucho esfuerzo? ¿Quieres saberlo? Pues ve este vídeo
https://www.youtube.com/watch?v=0c7TdaWdECA
Veremos
a lo largo de este tema qué son las máquinas y qué tipos de energía
necesitan para funcionar. Diferenciaremos entre máquinas simples y
máquinas complejas. Conoceremos las medidas de seguridad que hay que
tener en el manejo de maquinaria. Conoceremos los avances científicos y
tecnológicos que se han alcanzado en distintos campos, comprendiendo que
las máquinas se han ido perfeccionando con el tiempo.


1- Máquinas
Para poder entender que es una máquina simple debemos definir primero lo que es una máquina.
Las Máquinas son dispositivos, instrumentos, aparatos o sistemas, que favorecen la utilización de las fuerzas, que se emplean para facilitar la realización del trabajo.
2- Clases de máquinas
Según su complejidad, de uno o más puntos de apoyo, las maquinas se clasifican en dos grupos:
Profundizaremos un poco más en las máquinas simples
2.1- ¿Qué es una máquina simple?
La maquinaria simple es un implemento muy útil para una gran cantidad de labores por su gran efectividad. Pero ¿para que sirve ? El objetivo de ella es transmitir e incrementar el efecto de una furza al mover un objeto y así disminuir el esfuerzo con que se realiza.
En una máquina simple se cumple la ley de la conservación de la energía: «la energía ni se crea ni se destruye; solamente se transforma»
Todas las máquinas simples convierten una fuerza pequeña en una grande,
o viceversa. Algunas convierten también la dirección de la fuerza. La
relación entre la intensidad de la fuerza de entrada y la de salida es
la ventaja mecánica.
Se define como ventaja mecánica (VM) de una maquina simple la relación que existe entre la fuerza resistente (r) y la potencia(p); dicha relación se expresa matemáticamente así:
VM = resistencia/ potencia
Esta relación mide la eficacia de la maquina simple, en el sentido de que cuanto sea el resultado, mayor será la eficiencia de la maquina simple. Así por ejemplo, una VM = 2, significa que una maquina permite realizar un determinado trabajo con la mitad del esfuerzo requerido si se fuese hacer sin la maquina. Si el resultado o división de la ventaja es que uno, entonces la maquina no es eficiente, ya que realiza un mayor esfuerzo para realizar el trabajo.
Podemos preguntarnos por qué tanto interés en convertir una entrada de trabajo en una salida de trabajo. Existen varias razones:
- Primero, tal vez queramos aplicar una fuerza en alguna parte de modo que realice trabajo en otro lugar. Con poleas, por ejemplo, podemos levantar un andamio hasta el techo tirando de una cuerda desde el suelo.
Por otra parte, es posible que dispongamos sólo de una pequeña fuerza para producir el trabajo de entrada cuando necesitamos una fuerza mayor en la salida. Así sucede con el gato de un automóvil. Al accionar la varilla del gato podemos alzar el automóvil que de otra manera sería bastante difícil de mover aunque, desde luego, tenemos que levantar y bajar muchas veces la varilla para levantar el automóvil un poco.
3- Clasificación
Las máquinas simples suelen clasificarse en los siguientes tipos:
- Palancas
- Poleas
- Ruedas y ejes
- Plano inclinado
- Tornillo
- Cuñas
A continuación veremos en detalle cada una de ellas.
4- Palancas
4.1- 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 - A: es la ejercida por el fulcro 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.
Otros elementos que deben considerar en el rendimiento de las maquinas son:
- 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.
4.2- Tipos de palanca
Dependiendo del dónde se ubique el punto de apoyo, podemos distinguir tres tipos de palancas:
- Palanca de primero tipo o grado:
En este caso, si deseas levantar un objeto pesado con una palanca, debes empujar hacia abajo para que el objeto suba, es decir, el punto de apoyo se encuentra entre el objeto que se desea levantar y donde se aplica la fuerza.
Al utilizar una palanca de primer tipo para levantar un objeto, aplicas una fuerza en uno de los extremos de la barra, en tanto que el cuerpo que vas a levantar se encuentra al otro extremo. Ahora, la fuerza que tú ejerces sobre uno de los extremos se denomina potencia ( contrapeso), que es la responsable del giro de la palanca en torno al punto de apoyo lo que hace que la palanca se mueva. La fuerza que aparece en el extremo opuesto se denomina resistencia (carga),que es la que hay que vencer.
Ahora para que la palanca sea realmente efectiva, el punto de apoyo debe estar mucho más cerca del cuerpo que se quiere levantar que del lugar donde se ejerce la fuerza o carga. Así, aplicando una pequeña fuerza en un amplio intervalo de distancia, se generará una gran fuerza de salida en un pequeño intervalo de distancia.
Como ejemplos clásicos podemos citar la pata de cabra, el balancín, los alicates o la balanza romana.
- Palanca de segundo tipo o grado:
Se caracteriza porque la fuerza a vencer (resistencia) se encuentra entre el fulcro (punto de apoyo) y la fuerza a aplicar.
Estas palancas tienen ventaja mecánica; es decir, aplicando poca fuerza se vence una gran resistencia. Con esto se consigue que el brazo de potencia siempre será mayor que el de resistencia (BP>BR) y, en consecuencia, el contrapeso o potencia menor que la carga (P).
Un buen ejemplo de esto lo constituyen las carretillas. En ellas, el punto de apoyo se encuentra en la rueda, y la fuerza se ejerce en los mangos, hacia arriba, para elevar la carga que está entre las ruedas y los mangos. Otros ejemplos son el cascanueces y la perforadora de hojas de papel.
- Palanca de tercer tipo o grado:
La carga ( potencia) está entre el punto de apoyo y la resistencia.
Estas palancas tienen desventaja mecánica; es decir, es necesario aplicar mucha fuerza para vencer poca resistencia. Con esto se consigue que el brazo de la resistencia siempre será mayor que el de la potencia (BR>BP) y, en consecuencia,la potencia mayor que la carga (P>R).
5- Poleas
Las poleas son ruedas que tienen el perímetro exterior diseñado especialmente para facilitar el contacto con cuerdas o correas. La polea es una máquina simple que nos puede ayudar a subir pesos ahorrando esfuerzo.
5.1- Partes de la polea
En toda polea se distinguen tres partes: cuerpo, cubo y garganta.
- 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.
Las poleas empleadas para tracción y elevación de cargas tienen el perímetro acanalado en forma de semicírculo (para alojar cuerdas), mientras que las empleadas para la transmisión de movimientos entre ejes suelen tenerlo trapezoidal o plano (en automoción también se emplean correas estriadas y dentadas)
5.2- Usos de la polea
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.
En el primer caso tenemos una polea de cable que puede emplearse bajo la forma de polea fija, polea móvil o polipasto. Su utilidad se centra en la elevación de cargas (pastecas, grúas, ascensores...), cierre de cortinas, movimiento de puertas automáticas, etc.
En el segundo caso tenemos una polea de correa que es de mucha utilidad para acoplar motores eléctricos a otras máquinas (compresores, taladros, ventiladores, generadores eléctricos, sierras...) pues permite trasladar un movimiento giratorio de un eje a otro. Con este tipo de poleas se construyen mecanismos como el multiplicador de velocidad, la caja de velocidad y el tren de poleas.
5.3- Clasificación según su desplazamiento
- Fijas: son aquellas cuyas armas se suspenden de un punto fijo (la estructura del edificio) y, por lo tanto, no sufren movimiento de traslación alguno cuando se emplean.
-Móviles: son aquellas en las que un extremo de la cuerda se suspende de un punto fijo y que durante su funcionamiento se desplazan, en general, verticalmente.
Cuando la polea obra independientemente se denomina "simple", mientras que cuando se encuentra reunida con otras formando un sistema recibe la denominación de "combinada" o "compuesta".
5.4- Existen varios tipos de poleas, estas son:
- Poleas simples:
Cambia el sentido de la fuerza, por lo que es más fácil elevar cargas.
Sólo con una cuerda y una rueda se puede arreglar el cambio de dirección. Se fija la rueda a un soporte y se pasa una cuerda por la rueda hasta alcanzar la carga. Al tirar desde el otro extremo de la cuerda, se puede elevar la carga hasta la altura en que se halla fija la polea. El propio peso del cuerpo de la persona que tira se constituye en una ayuda.
a) Polea simple fija:
Una forma alternativa de utilizar la polea es fijarla a la carga, fijar un extremo de la cuerda al soporte, y tirar del otro extremo para levantar a la polea y la carga.
b) Polea simple movil:
La polea movil no es otra cosa que una polea de gancho conectada a una cuerda que tiene uno de sus extremos anclado a un punto fijo y el otro (extremo movil ) conectado a un mecanismo de tracción.
- Poleas compuestas:
Las poleas compuestas son aquellas donde se usan más de dos poleas en el sistema, y puede ser una fija y una móvil, o dos fijas y una móvil etc.
1- Para usos como la transmision de potencia.
2- Levanta carga.
3- En las construcciones para subir y bajar herramientas.
4- Para mover cargas muy pesadas con gran facilidad de un lado a otro
5- En un ascensor para q suba y baje..
6- En maquinas monofuncionales de uso didactico.
7- Para transmicion de movimiento de circular a lineal.
6- Ruedas y ejes
- Rueda dentada
- Rueda de transporte
- Polea
- Turbinas (rueda de palas)
6.1- Composición de la rueda
La rueda nunca puede usarse sola y siempre estará acompañada de al menos un eje (que la guía y sirve de sustento) y de un soporte o armadura (que es el operador que controla la posición del eje y sirve de sostén a todo el conjunto).
Además, para reducir el rozamiento entre el eje y el soporte (o entre la rueda y el eje si este permanece fijo), se suele recurrir al empleo de casquillos o de rodamientos (de bolas, rodillos o agujas).
Las ruedas se emplean en una gran multitud de aplicaciones, algunas muy usuales son:
- Facilitar el desplazamiento de objetos como en carretillas, coches, bicicletas, patinetes, pasillos rodantes.
- Obtener un movimiento rotativo como en contadores de agua, molinos de agua, norias de regadío, centrales hidroeléctricas, turbinas.
- Transmitir un movimiento giratorio entre ejes como en lavadoras, neveras, bicicletas, motos, motores de automóvil, taladros, tocadiscos.
- Reducir el esfuerzo necesario para elevar una masa como en pozos de agua, grúas, ascensores.
- Transformar en giratorio otros movimientos o viceversa como en piedras de afilar, máquinas de coser, ruedas de timón, programadores de lavadora, cabrestantes.
7- Plano inclinados
El plano inclinado es una superficie plana que forma con otra un ángulo muy agudo (mucho menor de 90º). En la naturaleza aparece en forma de rampa, pero el ser humano lo ha adaptado a sus necesidades haciéndolo móvil, como en el caso del hacha o del cuchillo.
El plano inclinado es el punto de partida de un nutrido grupo de operadores y mecanismos cuya utilidad tecnológica es indiscutible. Sus principales aplicaciones son tres: rampa, tornillo, cuña. Las dos últimas las definiremos más adelante.
Se emplea en forma de rampa para reducir el esfuerzo necesario para elevar una masa (carreteras, subir ganado a camiones, acceso a garajes subterráneos, escaleras).
La rampa es un plano inclinado cuya utilidad se centra en dos aspectos: reducir el esfuerzo necesario para elevar un peso y dirigir el descenso de objetos o líquidos.
8- Tornillo
Son maquinas simples que resultan de la aplicación del plano inclinado. Un tornillo es un plano inclinado enroscado en espiral y cada una de las vueltas se llama rosca. Para que u n tornillo entre en una superficie como una pared, hay que hacerlo girar muchas veces para avanzar un poco, sin embargo la fuerza que se necesita para dar cada vuelta es menor que la que se necesita para clavar el tornillo sin girarlo.
Se emplea para sujetar chapas (lavadoras, neveras, automóviles) o piezas diversas (juguetes, ordenadores) sobre estructuras.
9- Cuñas
De forma sencilla podríamos decir que cuña es un prisma triangular con un ángulo muy agudo. También podríamos decir que es una pieza terminada en una arista afilada que actúa como un plano inclinado móvil.
Se encuentra fabricada en madera, acero, aluminio, plásticos.
9.1- Utilidades prácticas
- Para abrir o separar cuerpos: obtener tablones de los árboles, partir piedras en canteras, cerrar o abrir los dientes de una cremallera.
- Para el ajuste de ensambles en madera, sujección de puertas, ajuste de postes en la construcción, llaves de cerraduras.
- Herramienta de corte, bien haciendo uso de la arista afilada (cuchillo, abrelatas, tijeras, maquinilla eléctrica, cuchilla de torno) o recurriendo al tallado de pequeñas cuñas (dientes de sierra sierra para metales, serrucho, sierra mecánica, fresa, lima).
Las máquinas más complejas, como los tornos mecánicos o las esmeriladoras de superficies, son combinaciones de esos seis tipos de máquinas.
También pueden ser ENGRANAJES DE RUEDAS DENTADAS Y CADENA: las ruedas dentadas no se conectan directamente sino que lo hacen por medio de una cadena
A continuación os ofrezco distintos enlaces para repasar y ampliar los contenidos que abordamos en este tema.
1- Máquinas
Para poder entender que es una máquina simple debemos definir primero lo que es una máquina.
Las Máquinas son dispositivos, instrumentos, aparatos o sistemas, que favorecen la utilización de las fuerzas, que se emplean para facilitar la realización del trabajo.
2- Clases de máquinas
Según su complejidad, de uno o más puntos de apoyo, las maquinas se clasifican en dos grupos:
- Máquinas simples: son maquinas que poseen un solo punto de apoyo, las maquinas simples varían según la ubicación de su punto de apoyo.
- Máquinas compuestas: son maquinas que están conformadas por dos o más maquinas simples.
Profundizaremos un poco más en las máquinas simples
2.1- ¿Qué es una máquina simple?
La maquinaria simple es un implemento muy útil para una gran cantidad de labores por su gran efectividad. Pero ¿para que sirve ? El objetivo de ella es transmitir e incrementar el efecto de una furza al mover un objeto y así disminuir el esfuerzo con que se realiza.
En una máquina simple se cumple la ley de la conservación de la energía: «la energía ni se crea ni se destruye; solamente se transforma»
Se define como ventaja mecánica (VM) de una maquina simple la relación que existe entre la fuerza resistente (r) y la potencia(p); dicha relación se expresa matemáticamente así:
VM = resistencia/ potencia
Esta relación mide la eficacia de la maquina simple, en el sentido de que cuanto sea el resultado, mayor será la eficiencia de la maquina simple. Así por ejemplo, una VM = 2, significa que una maquina permite realizar un determinado trabajo con la mitad del esfuerzo requerido si se fuese hacer sin la maquina. Si el resultado o división de la ventaja es que uno, entonces la maquina no es eficiente, ya que realiza un mayor esfuerzo para realizar el trabajo.
Podemos preguntarnos por qué tanto interés en convertir una entrada de trabajo en una salida de trabajo. Existen varias razones:
- Primero, tal vez queramos aplicar una fuerza en alguna parte de modo que realice trabajo en otro lugar. Con poleas, por ejemplo, podemos levantar un andamio hasta el techo tirando de una cuerda desde el suelo.
Por otra parte, es posible que dispongamos sólo de una pequeña fuerza para producir el trabajo de entrada cuando necesitamos una fuerza mayor en la salida. Así sucede con el gato de un automóvil. Al accionar la varilla del gato podemos alzar el automóvil que de otra manera sería bastante difícil de mover aunque, desde luego, tenemos que levantar y bajar muchas veces la varilla para levantar el automóvil un poco.
3- Clasificación
Las máquinas simples suelen clasificarse en los siguientes tipos:
- Palancas
- Poleas
- Ruedas y ejes
- Plano inclinado
- Tornillo
- Cuñas
A continuación veremos en detalle cada una de ellas.
4- Palancas
La palanca - Primaria
Consiste en una barra recta que puede moverse alrededor de un punto de apoyo llamado fulcro. El objetivo de la palanca es incrementar el efecto de una fuerza o cambiar su dirección.4.1- 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 - A: es la ejercida por el fulcro 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.
Otros elementos que deben considerar en el rendimiento de las maquinas son:
- 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.
4.2- Tipos de palanca
Dependiendo del dónde se ubique el punto de apoyo, podemos distinguir tres tipos de palancas:
- Palanca de primero tipo o grado:
En este caso, si deseas levantar un objeto pesado con una palanca, debes empujar hacia abajo para que el objeto suba, es decir, el punto de apoyo se encuentra entre el objeto que se desea levantar y donde se aplica la fuerza.
Al utilizar una palanca de primer tipo para levantar un objeto, aplicas una fuerza en uno de los extremos de la barra, en tanto que el cuerpo que vas a levantar se encuentra al otro extremo. Ahora, la fuerza que tú ejerces sobre uno de los extremos se denomina potencia ( contrapeso), que es la responsable del giro de la palanca en torno al punto de apoyo lo que hace que la palanca se mueva. La fuerza que aparece en el extremo opuesto se denomina resistencia (carga),que es la que hay que vencer.
El punto de apoyo está entre contrapeso o potencia y la resistencia.
Dependiendo de la longitud de los brazos la fuerza será mayor, menor o igual que la resistencia.
Con esto se consigue que el brazo de potencia siempre será mayor que el de resistencia (BP>BR) y, en consecuencia, la potencia menor que la carga (P).
Dependiendo de la longitud de los brazos la fuerza será mayor, menor o igual que la resistencia.
Con esto se consigue que el brazo de potencia siempre será mayor que el de resistencia (BP>BR) y, en consecuencia, la potencia menor que la carga (P).
Ahora para que la palanca sea realmente efectiva, el punto de apoyo debe estar mucho más cerca del cuerpo que se quiere levantar que del lugar donde se ejerce la fuerza o carga. Así, aplicando una pequeña fuerza en un amplio intervalo de distancia, se generará una gran fuerza de salida en un pequeño intervalo de distancia.
Como ejemplos clásicos podemos citar la pata de cabra, el balancín, los alicates o la balanza romana.
- Palanca de segundo tipo o grado:
Se caracteriza porque la fuerza a vencer (resistencia) se encuentra entre el fulcro (punto de apoyo) y la fuerza a aplicar.
Estas palancas tienen ventaja mecánica; es decir, aplicando poca fuerza se vence una gran resistencia. Con esto se consigue que el brazo de potencia siempre será mayor que el de resistencia (BP>BR) y, en consecuencia, el contrapeso o potencia menor que la carga (P).
Un buen ejemplo de esto lo constituyen las carretillas. En ellas, el punto de apoyo se encuentra en la rueda, y la fuerza se ejerce en los mangos, hacia arriba, para elevar la carga que está entre las ruedas y los mangos. Otros ejemplos son el cascanueces y la perforadora de hojas de papel.
- Palanca de tercer tipo o grado:
La carga ( potencia) está entre el punto de apoyo y la resistencia.
Estas palancas tienen desventaja mecánica; es decir, es necesario aplicar mucha fuerza para vencer poca resistencia. Con esto se consigue que el brazo de la resistencia siempre será mayor que el de la potencia (BR>BP) y, en consecuencia,la potencia mayor que la carga (P>R).
5- Poleas
Las poleas son ruedas que tienen el perímetro exterior diseñado especialmente para facilitar el contacto con cuerdas o correas. La polea es una máquina simple que nos puede ayudar a subir pesos ahorrando esfuerzo.
5.1- Partes de la polea
En toda polea se distinguen tres partes: cuerpo, cubo y garganta.
- 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.
Las poleas empleadas para tracción y elevación de cargas tienen el perímetro acanalado en forma de semicírculo (para alojar cuerdas), mientras que las empleadas para la transmisión de movimientos entre ejes suelen tenerlo trapezoidal o plano (en automoción también se emplean correas estriadas y dentadas)
5.2- Usos de la polea
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.
En el primer caso tenemos una polea de cable que puede emplearse bajo la forma de polea fija, polea móvil o polipasto. Su utilidad se centra en la elevación de cargas (pastecas, grúas, ascensores...), cierre de cortinas, movimiento de puertas automáticas, etc.
En el segundo caso tenemos una polea de correa que es de mucha utilidad para acoplar motores eléctricos a otras máquinas (compresores, taladros, ventiladores, generadores eléctricos, sierras...) pues permite trasladar un movimiento giratorio de un eje a otro. Con este tipo de poleas se construyen mecanismos como el multiplicador de velocidad, la caja de velocidad y el tren de poleas.
5.3- Clasificación según su desplazamiento
- Fijas: son aquellas cuyas armas se suspenden de un punto fijo (la estructura del edificio) y, por lo tanto, no sufren movimiento de traslación alguno cuando se emplean.
-Móviles: son aquellas en las que un extremo de la cuerda se suspende de un punto fijo y que durante su funcionamiento se desplazan, en general, verticalmente.
Cuando la polea obra independientemente se denomina "simple", mientras que cuando se encuentra reunida con otras formando un sistema recibe la denominación de "combinada" o "compuesta".
5.4- Existen varios tipos de poleas, estas son:
- Poleas simples:
Cambia el sentido de la fuerza, por lo que es más fácil elevar cargas.
Sólo con una cuerda y una rueda se puede arreglar el cambio de dirección. Se fija la rueda a un soporte y se pasa una cuerda por la rueda hasta alcanzar la carga. Al tirar desde el otro extremo de la cuerda, se puede elevar la carga hasta la altura en que se halla fija la polea. El propio peso del cuerpo de la persona que tira se constituye en una ayuda.
a) Polea simple fija:
Una forma alternativa de utilizar la polea es fijarla a la carga, fijar un extremo de la cuerda al soporte, y tirar del otro extremo para levantar a la polea y la carga.
Una polea simple fija no produce una ventaja mecánica: la fuerza que
debe aplicarse es la misma que se habría requerido para levantar el
objeto sin la polea. La polea, sin embargo, permite aplicar la fuerza en
una dirección más conveniente.
Se encuentra en mecanismos para el accionamiento de puertas
automáticas, sistemas de elevación de cristales de automóviles,
ascensores, tendales, poleas de elevación de cargas... y combinadas con
poleas móviles formando polipastos.
b) Polea simple movil:
La polea movil no es otra cosa que una polea de gancho conectada a una cuerda que tiene uno de sus extremos anclado a un punto fijo y el otro (extremo movil ) conectado a un mecanismo de tracción.
La manera más sencilla de utilizar una polea es anclarla en un soporte,
colgar un peso en un extremo de la cuerda, y tirar del otro extremo
para levantar el peso.
La polea simple móvil produce una ventaja mecánica: la fuerza necesaria para levantar la carga es justamente la mitad de la fuerza que habría sido requerida para levantar la carga sin la polea. Por el contrario, la longitud de la cuerda de la que debe tirarse es el doble de la distancia que se desea hacer subir a la carga.
La polea simple móvil produce una ventaja mecánica: la fuerza necesaria para levantar la carga es justamente la mitad de la fuerza que habría sido requerida para levantar la carga sin la polea. Por el contrario, la longitud de la cuerda de la que debe tirarse es el doble de la distancia que se desea hacer subir a la carga.
- Poleas compuestas:
Las poleas compuestas son aquellas donde se usan más de dos poleas en el sistema, y puede ser una fija y una móvil, o dos fijas y una móvil etc.
a) Polipastos o aparejos
El polipasto (del latín polyspaston, y este del griego πολύσπαστον), es la configuración más común de polea compuesta. En un polipasto, las poleas se distribuyen en dos grupos, uno fijo y uno móvil. En cada grupo se instala un número arbitrario de poleas. La carga se une al grupo móvil.
El polipasto (del latín polyspaston, y este del griego πολύσπαστον), es la configuración más común de polea compuesta. En un polipasto, las poleas se distribuyen en dos grupos, uno fijo y uno móvil. En cada grupo se instala un número arbitrario de poleas. La carga se une al grupo móvil.
"La ventaja mecánica del polipasto puede determinarse contando el
número de segmentos de cuerda que llegan a las poleas móviles que
soportan la carga".
Debido a que tiene ganancia mecánica su principal utilidad se centra en la elevación o movimiento de cargas. La podemos encontrar en grúas, ascensores, montacargas, tensores.
5.5- Usos cotidianosDebido a que tiene ganancia mecánica su principal utilidad se centra en la elevación o movimiento de cargas. La podemos encontrar en grúas, ascensores, montacargas, tensores.
1- Para usos como la transmision de potencia.
2- Levanta carga.
3- En las construcciones para subir y bajar herramientas.
4- Para mover cargas muy pesadas con gran facilidad de un lado a otro
5- En un ascensor para q suba y baje..
6- En maquinas monofuncionales de uso didactico.
7- Para transmicion de movimiento de circular a lineal.
6- Ruedas y ejes
La rueda es un operador formado por un cuerpo redondo que gira respecto
de un punto fijo denominado eje de giro. Normalmente la rueda siempre
tiene que ir acompañada de un eje cilíndrico (que guía su movimiento giratorio) y de un soporte (que mantiene al eje en su posición).
Aunque en la naturaleza también existen cuerpos redondeados (troncos de
árbol, cantos rodados, huevos...), ninguno de ellos cumple la función
de la rueda en las máquinas, por tanto se puede considerar que esta es una máquina totalmente artificial.
La parte operativa de la rueda es la periferia del disco, que se
recubre con materiales o terminaciones de diversos tipos con el fin de
adaptarla a la utilidad correspondiente. Algunas de las ruedas más
empleadas son:- Rueda dentada
- Rueda de transporte
- Polea
- Turbinas (rueda de palas)
6.1- Composición de la rueda
La rueda nunca puede usarse sola y siempre estará acompañada de al menos un eje (que la guía y sirve de sustento) y de un soporte o armadura (que es el operador que controla la posición del eje y sirve de sostén a todo el conjunto).
Además, para reducir el rozamiento entre el eje y el soporte (o entre la rueda y el eje si este permanece fijo), se suele recurrir al empleo de casquillos o de rodamientos (de bolas, rodillos o agujas).
Las ruedas se emplean en una gran multitud de aplicaciones, algunas muy usuales son:
- Facilitar el desplazamiento de objetos como en carretillas, coches, bicicletas, patinetes, pasillos rodantes.
- Obtener un movimiento rotativo como en contadores de agua, molinos de agua, norias de regadío, centrales hidroeléctricas, turbinas.
- Transmitir un movimiento giratorio entre ejes como en lavadoras, neveras, bicicletas, motos, motores de automóvil, taladros, tocadiscos.
- Reducir el esfuerzo necesario para elevar una masa como en pozos de agua, grúas, ascensores.
- Transformar en giratorio otros movimientos o viceversa como en piedras de afilar, máquinas de coser, ruedas de timón, programadores de lavadora, cabrestantes.
7- Plano inclinados
El plano inclinado es una superficie plana que forma con otra un ángulo muy agudo (mucho menor de 90º). En la naturaleza aparece en forma de rampa, pero el ser humano lo ha adaptado a sus necesidades haciéndolo móvil, como en el caso del hacha o del cuchillo.
El plano inclinado es el punto de partida de un nutrido grupo de operadores y mecanismos cuya utilidad tecnológica es indiscutible. Sus principales aplicaciones son tres: rampa, tornillo, cuña. Las dos últimas las definiremos más adelante.
Se emplea en forma de rampa para reducir el esfuerzo necesario para elevar una masa (carreteras, subir ganado a camiones, acceso a garajes subterráneos, escaleras).
La rampa es un plano inclinado cuya utilidad se centra en dos aspectos: reducir el esfuerzo necesario para elevar un peso y dirigir el descenso de objetos o líquidos.
8- Tornillo
Son maquinas simples que resultan de la aplicación del plano inclinado. Un tornillo es un plano inclinado enroscado en espiral y cada una de las vueltas se llama rosca. Para que u n tornillo entre en una superficie como una pared, hay que hacerlo girar muchas veces para avanzar un poco, sin embargo la fuerza que se necesita para dar cada vuelta es menor que la que se necesita para clavar el tornillo sin girarlo.
Se emplea para sujetar chapas (lavadoras, neveras, automóviles) o piezas diversas (juguetes, ordenadores) sobre estructuras.
9- Cuñas
De forma sencilla podríamos decir que cuña es un prisma triangular con un ángulo muy agudo. También podríamos decir que es una pieza terminada en una arista afilada que actúa como un plano inclinado móvil.
Se encuentra fabricada en madera, acero, aluminio, plásticos.
9.1- Utilidades prácticas
- Para abrir o separar cuerpos: obtener tablones de los árboles, partir piedras en canteras, cerrar o abrir los dientes de una cremallera.
- Para el ajuste de ensambles en madera, sujección de puertas, ajuste de postes en la construcción, llaves de cerraduras.
- Herramienta de corte, bien haciendo uso de la arista afilada (cuchillo, abrelatas, tijeras, maquinilla eléctrica, cuchilla de torno) o recurriendo al tallado de pequeñas cuñas (dientes de sierra sierra para metales, serrucho, sierra mecánica, fresa, lima).
Las máquinas más complejas, como los tornos mecánicos o las esmeriladoras de superficies, son combinaciones de esos seis tipos de máquinas.
- LA MANIVELA Y EL TORNO
La
manivela es un accesorio que sirve para hacer girar objetos. Es una
palanca en forma de ángulo recto y unida a un eje que gira al mismo
tiempo que la manivela.-
El torno es un cilindro que hacemos girar gracias a la manivela sujeta a su eje. Al girar el cilindro, se enrolla o desenrolla una cuerda atada a él, con lo que podemos subir o bajar objetos
Las
máquinas compuestas están formadas por muchos elementos y funcionan por
pasos. En este tipo de máquinas se combinan máquinas simples, es decir
están formadas por muchos componentes u OPERADORES que
trabajan de forma coordinada. Estas máquinas simples son las encargadas
de transmitir, entre todas, la fuerza y la energía para realizar un
trabajo en conjunto. Por ejemplo:
– Las grúas, los ascensores y en general cualquier mecanismo para elevar pesos, son máquinas compuestas que utilizan las poleas. Las cajas de cambio de los automóviles utilizan engranajes, que permiten cambiar las velocidades e invertir el sentido de giro.
– Las grúas, los ascensores y en general cualquier mecanismo para elevar pesos, son máquinas compuestas que utilizan las poleas. Las cajas de cambio de los automóviles utilizan engranajes, que permiten cambiar las velocidades e invertir el sentido de giro.
También se puede nombrar a las bicicletas, los molinos de viento, las escaleras mecánicas, etc
TIPOS DE OPERADORES
Un
engranaje es un conjunto de dos o más ruedas dentadas o con muescas que
encajan en otro elemento y se transmiten el movimiento entre sí. Los
engranajes están presentes en las máquinas compuestas: bicicletas,
cambio de marchas, molinos, taladros.
Según la pieza que encaja pueden ser: ENGRANAJES DE RUEDAS DENTADAS que consisten en un rueda dentada que encaja con otra y la hace girar en sentido contrario.
También pueden ser ENGRANAJES DE RUEDAS DENTADAS Y CADENA: las ruedas dentadas no se conectan directamente sino que lo hacen por medio de una cadena
MÁQUINAS COMPUESTAS CLARIÓN:
AVANCES CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS
VÍDEO:
Evolución de la tecnología
Últimos avances tecnológicos y cientificos - Taringa!
A continuación os ofrezco distintos enlaces para repasar y ampliar los contenidos que abordamos en este tema.
- Las máquinas y las nuevas tecnologías. Presentación donde se realiza una recapitulación de los contenidos de este tema.
-
- Máquinas y mecanismos. Página web dedicada a conocer más a fondo las máquinas simples (clases y características) y los mecanismos.
- Máquinas y operadores. Página interactiva con actividades donde podéis comprobar vuestro nivel de conocimientos prácticos en torno a las máquinas simples.
- Historia de la máquina de vapor.
Se denomina maquinaria (del latín machinarĭus) al conjunto de máquinas que se aplican para un mismo fin y al mecanismo que da movimiento a un dispositivo.
CLASIFICACIÓN DE MÁQUINAS ———————————————————————————————–
Todas las máquinas se pueden clasificar dependiendo de:
Presentación
SUS PIEZAS. Se clasifican en SIMPLES o COMPUESTAS.
LA ENERGÍA EMPLEADA: Energía HUMANA, ENERGÍA RENOVABLE , o ENERGÍA NO RENOVABLE
Aquí os dejo la primera clasificación de manera más concreta.
MÁQUINAS SIMPLES
Una máquina simple es un artefacto mecánico que transforma una fuerza modificando la magnitud de la fuerza, su dirección, la longitud de desplazamiento o una combinación de ellas.
.
En una máquina simple se cumple la ley de la conservación de la energía: «la energía ni se crea ni se destruye; solamente se transforma». Una máquina simple, ni crea ni destruye trabajo mecánico, sólo transforma algunas de sus características.
.
Máquinas simples son la palanca, las poleas, el plano inclinado, y la rueda.
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• Rueda
• Mecanismo de manivela
• Cuña
• Palanca
• Plano inclinado
• Polea
• Tuerca husillo
.
Esta lista, sin embargo, no debe considerarse definitiva e inamovible. Algunos autores consideran a la cuña y al tornillo como aplicaciones del plano inclinado; otros incluyen a la rueda como una máquina simple; también se considera el eje con ruedas una máquina simple, aunque sean dos de estas juntas por ser el resultado
.
• La cuña transforma una fuerza vertical en dos horizontales antagonistas. El ángulo de la cuña determina la proporción entre las fuerzas aplicada y resultante, de un modo parecido al plano inclinado.
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• La palanca es una barra rígida con un punto de apoyo, a la que se aplica una fuerza y que, girando sobre el punto de apoyo, vence una resistencia. Se cumple la conservación de la energía y, por tanto, la fuerza aplicada por su espacio recorrido ha de ser igual a la fuerza de resistencia por su espacio recorrido..
• En el plano inclinado se aplica una fuerza para vencer la resistencia vertical del peso del objeto a levantar. Dada la conservación de la energía, cuando el ángulo del plano inclinado es más pequeño se puede levantar más peso con una misma fuerza aplicada pero, a cambio, la distancia a recorrer será mayor.
• La polea simple transforma el sentido de la fuerza; aplicando una fuerza descendente se consigue una fuerza ascendente. El valor de la fuerza aplicada y la resultante son iguales, pero de sentido opuesto.
• El mecanismo tuerca tornillo trasforma un movimiento giratorio aplicado a un volante, en otro rectilíneo en el husillo, mediante un mecanismo de tornillo y tuerca.
Todas las máquinas simples convierten una fuerza pequeña en una grande, o viceversa. Algunas convierten también la dirección de la fuerza.
MÁQUINAS COMPUESTAS
Es el conjunto de dos o mas maquinas simples, un ejemplo que se me ocurre es la bicicleta, ya que en conjunto usa palancas, poleas, etc.
Cuando no es posible resolver un problema técnico en una sola etapa (con una sola máquina) hay que recurrir al empleo de una máquina compuesta, que no es otra cosa que una sabia combinación de diversas máquinas simples, de forma que la salida de cada una de ellas se aplica directamente a la entrada de la siguiente hasta conseguir cubrir todas las fases necesarias.
La práctica totalidad de las máquinas empleadas en la actualidad son compuestas, y ejemplos de ellas pueden ser: polipasto, motor de explosión interna (diesel o gasolina), impresora de ordenador, bicicleta, cerradura, lavadora, video…
LAS PARTES DE UNA MÁQUINA —————————————————————————————————-
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Una máquina es un conjunto de piezas o elementos móviles y fijos, cuyo funcionamiento posibilita aprovechar, dirigir, regular o transformar energía o realizar un trabajo.
Del latín machĭna, un máquina es un aparato creado para
aprovechar, regular o dirigir la acción de una fuerza. Estos
dispositivos pueden recibir cierta forma de energía y transformarla en
otra para generar un determinado efecto.
Formada por conjuntos de elementos fijos o móviles, las máquinas permiten realizar distintos trabajos. El conjunto de máquinas se conoce como maquinaria. Por ejemplo: “Están reparando el asfalto con una máquina que hace mucho ruido”, “Necesitamos una máquina para cortar hierro y así arreglar el portón”, “Le regalé a mi abuelo una computadora para que reemplace su vieja máquina de escribir”.
De acuerdo a sus fuentes de energía, las máquinas pueden clasificarse de distintas formas. Las máquinas manuales son aquellas cuyo funcionamiento requiere de la fuerza humana. Las máquinas eléctricas (como los generadores o los transformadores), en cambio, transforman la energía cinética en otra energía gracias a contar con circuitos magnéticos y circuitos eléctricos. Las máquinas hidráulicas y las máquinas térmicas, por su parte, utilizan fluidos.
Entre los componentes de una máquina, suelen destacarse el motor (el dispositivo que permite generar la energía para el desarrollo del trabajo requerido), el mecanismo (los elementos mecánicos que transforman la energía portada por el motor) y el bastidor (una estructura rígida que enlaza el motor y el mecanismo).
El desarrollo de los distintos tipos de máquinas ha revolucionado la industria y el mundo laboral. Pese a que las máquinas permiten aumentar la productividad y reducir los tiempos, estos aparatos han recortado los puestos de trabajo de los seres humanos.
Está compuesta por: Estructura y carcasa; motor y partes móviles; circuitos eléctricos y electrónicos; además de sensores, indicadores y pantallas
.Formada por conjuntos de elementos fijos o móviles, las máquinas permiten realizar distintos trabajos. El conjunto de máquinas se conoce como maquinaria. Por ejemplo: “Están reparando el asfalto con una máquina que hace mucho ruido”, “Necesitamos una máquina para cortar hierro y así arreglar el portón”, “Le regalé a mi abuelo una computadora para que reemplace su vieja máquina de escribir”.
De acuerdo a sus fuentes de energía, las máquinas pueden clasificarse de distintas formas. Las máquinas manuales son aquellas cuyo funcionamiento requiere de la fuerza humana. Las máquinas eléctricas (como los generadores o los transformadores), en cambio, transforman la energía cinética en otra energía gracias a contar con circuitos magnéticos y circuitos eléctricos. Las máquinas hidráulicas y las máquinas térmicas, por su parte, utilizan fluidos.
Entre los componentes de una máquina, suelen destacarse el motor (el dispositivo que permite generar la energía para el desarrollo del trabajo requerido), el mecanismo (los elementos mecánicos que transforman la energía portada por el motor) y el bastidor (una estructura rígida que enlaza el motor y el mecanismo).
El desarrollo de los distintos tipos de máquinas ha revolucionado la industria y el mundo laboral. Pese a que las máquinas permiten aumentar la productividad y reducir los tiempos, estos aparatos han recortado los puestos de trabajo de los seres humanos.
Está compuesta por: Estructura y carcasa; motor y partes móviles; circuitos eléctricos y electrónicos; además de sensores, indicadores y pantallas
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Experiencia 1: Fabricar tu propio coche.

Materiales: cajas, tapones de botella, palos de madera.
Dedica un tiempo para que lo diseñes, luego debes realizar un dibujo, y despúes empieza a desarrollar tu proyecto. Estoy segura que serán muy creativos.
Para evitar que te hagas daño, es preciso que recurras a tus padres para que te preparen los orificios a los tapones de las botellas.


El camión puede volcar su carga soplando por una pequeña gomita, con ayuda de un globo que cuando se infla eleva el remolque

Materiales: cajas, tapones de botella, palos de madera.Dedica un tiempo para que lo diseñes, luego debes realizar un dibujo, y despúes empieza a desarrollar tu proyecto. Estoy segura que serán muy creativos.
Para evitar que te hagas daño, es preciso que recurras a tus padres para que te preparen los orificios a los tapones de las botellas.


El camión puede volcar su carga soplando por una pequeña gomita, con ayuda de un globo que cuando se infla eleva el remolque
Otro modelo que puedes construir es
un vehículo oruga.
Experiencia 2: Engranajes
Los engranajes sean presentes en muchos mecanismos, pero la mejor forma de comprenderlos es construyendolos nosotros mismos. No se necesitan materiales muy complicados solo, palitos de madera y cartulina.

Con este sencillo dispositivo, podrán transmitir el movimiento mediante engranajes de forma muy sencilla.
Experiencia 3: Fabricación de una grúa
Materiales:

Maderas, clavos, cuerdas, alambre (una percha), y herramientas.
Primero debes realizar un proyecto para la elaboración de una grúa que incluya una manivela, luego deben incluir además una polea.
un vehículo oruga.
Experiencia 2: Engranajes
Los engranajes sean presentes en muchos mecanismos, pero la mejor forma de comprenderlos es construyendolos nosotros mismos. No se necesitan materiales muy complicados solo, palitos de madera y cartulina.

Con este sencillo dispositivo, podrán transmitir el movimiento mediante engranajes de forma muy sencilla.
Experiencia 3: Fabricación de una grúa
Materiales:

Maderas, clavos, cuerdas, alambre (una percha), y herramientas.
Primero debes realizar un proyecto para la elaboración de una grúa que incluya una manivela, luego deben incluir además una polea.
Construimos una máquina
La máquina transforma la energía de caída de una goma atada al hilo, en movimiento de giro de la hélice







ACTIVIDADES:
- REPASAMOS JUGANDO CONTESTANDO PREGUNTAS POR GRUPOS DE 5
- AUTO EVALUACIÓN.
- De Florentino
OTROS RECURSOS
U.D. Las máquinas y los avances técnicos
Interesante enlace con preguntas
Las máquinas (6º)
Esquema del tema
-
Máquinas e inventos (Webquest)
-
Las máquinas (Webquest)
-
Inventos (Webquest)
-
Máquinas simples y compuestas
-
Fuerzas y máquinas
-
El movimiento de las máquinas
-
Máquinas y operadores
-
La palanca
-
La palanca
-
Las máquinas
-
Las máquinas
-
Máquinas simples y compuestas
-
Máquinas y mecanismos
-
Inventos e inventores
-
Los inventos del siglo XX
-
Las máquinas
-
Los avances técnicos
Página web de "LA PIZARRA DE 6º"








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