Maquinas simples.

Las maquinas simples debido a su gran sencillez no son muy tomadas en cuenta, y se diría que se podrían dar por sentadas,pareciera que siempre han estado allí y no se reflexiona mayormente por su forma de funcionamiento, sin embargo cuando empezamos a mirarlas en detalle encontramos su gran singularidad y su enorme importancia que ha tenido en el desarrollo tecnológico  y en la ciencia.  Por eso dedicaremos un espacio a la manera en que se dan las diferentes máquinas simples, su evolución y sobre todo la posibilidad de interactuar con ellas gracias a estas posibilidades informáticas.

Objetivos

- Comprender cómo funcionan las máquinas simples y la utilidad que prestan en nuestra vida cotidiana

- Conocer las diferentes máquinas simples y conocer un poco las leyes físicas que las regulan

Pregunta generadora

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Que clase de máquinas simples tenemos a nuestro alrededor y cuál ha sido la importancia que tienen estas maquinas en nuestra cotidianidad: influencia, principios físicos.

Situación de aprendizaje: las máquinas simples

 Se denominan máquinas a ciertos aparatos o dispositivos que se utilizan para transformar o compensar una fuerza resistente o levantar un peso en condiciones más favorables.  

Es decir, realizar un mismo trabajo con una fuerza aplicada menor, obteniéndose una ventaja mecánica.

Esta ventaja mecánica comporta tener que aplicar la fuerza a lo largo de un recorrido (lineal o angular) mayor. Además, hay que aumentar la velocidad para mantener la misma potencia.

Las primeras máquinas eran sencillos sistemas que facilitaron a hombres y mujeres sus labores, hoy son conocidas como máquinas simples.

La rueda, la palanca, la polea simple, el tornillo, el plano inclinado, el polipasto, el torno y la cuña son algunas máquinas simples. La palanca y el plano inclinado son las más simples de todas ellas.

En general, las maquinas simples son usadas para multiplicar la fuerza o cambiar su dirección, para que el trabajo resulte más sencillo, conveniente y seguro.

Ejemplos de máquinas simples

Palanca

Una palanca es, en general, una barra rígida que puede girar alrededor de un punto fijo llamado punto de apoyo o fulcro.

Conocida máquina simple: la palanca

La fuerza que se aplica se suele denominar fuerza motriz o potencia y la fuerza que se vence se denomina fuerza resistente, carga o simplemente resistencia.

Para la construcción de este tipo de instrumento no se requiere, en realidad, de una gran cantidad ni de conocimientos ni de materiales. Bastará, por ejemplo, con una piedra grande y una tabla de madera; si se construye con ellos un “sube-y-ibaja” se está construyendo, en realidad, la más arcaica de todas las maquinas que conoce la humanidad. Desde la perspectiva del conocimiento, todo el mundo sabe (es una cuestión de sentido común) que si se aplica fuerza sobre alguno de los dos extremos de la tabla, el extremo donde la fuerza ha sido aplicada tenderá a bajar y, entonces, por razones propias de la física, el extremo opuesto tenderá a subir. Es, como en la cotidiana realidad, un juego de niños. (2)

Polea

La polea sirve para elevar pesos a una cierta altura. Consiste en una rueda por la que pasa una cuerda a la que en uno de sus extremos se fija una carga, que se eleva aplicando una fuerza al otro extremo. Su función es doble, puede disminuir una fuerza, aplicando una menor, o simplemente cambiar la dirección de la fuerza. Si consta de más de una rueda, la polea amplifica la fuerza. Se usa, por ejemplo, para subir objetos a los edificios o sacar agua de los pozos.

La polea constituye, asimismo, otro tipo paradigmático de maquina simple. Sujetamos una rueda a un plano elevado e instalamos sobre ella, luego, una cuerda que pueda hacerla girar. Con este dispositivo solo conseguimos que la aplicación de una fuerza descendente se transforme en fuerza ascendente. Se trata, simplemente, de un cambio en el sentido de la fuerza; la magnitud se mantiene igual.

Pero ¡vaya un invento realmente formidable!; el ser humano está mejor capacitado para tirar hacia abajo que para tirar hacia arriba. Ninguna de las hermosas construcciones del mundo antiguo se hubiera llegado a completar -jamás- sin el precioso conocimiento que la creación de esta sencillísima maquina simple implica. Es más, incluso hoy en día tenemos la plena oportunidad de verla por la calle; ¿en que construcción estructural no se usa, en un sentido u otro, una polea?

Mucha gente se verá, quizás, sorprendida al momento de enterarse que un subibaja o una polea son en realidad ejemplos distintos de maquina simple; pero eso es efectivamente así.

Polea simple

Las poleas pueden presentarse de varias maneras:

Polea fija: solo cambia la dirección de la fuerza. La polea está fija a una superficie.

Polea móvil: se mueve junto con el peso, disminuye el esfuerzo al 50%.

Polea pasto, polipasto o aparejo: Formado por tres o más poleas en línea o en paralelo, se logra una disminución del esfuerzo igual al número de poleas que se usan.

Polipasto

Se llama polipasto a un mecanismo que se utiliza para levantar o mover una carga aplicando un esfuerzo mucho menor que el peso que hay que levantar.

Estos mecanismos se utilizan mucho en los talleres o industrias que manipulan piezas muy voluminosas y pesadas porque facilitan la manipulación, elevación y colocación de estas piezas pesadas, así como cargarlas y descargarlas de los camiones que las transportan.

Esquema funcional de un polipasto

Suelen estar sujetos a un brazo giratorio que hay acoplado a una máquina, o pueden ser móviles guiados por raíles colocados en los techos de las naves industriales.

Los polipastos tienen varios tamaños o potencia de elevación, los pequeños se manipulan a mano y los más grandes llevan incorporados un motor eléctrico.

Rueda

Máquina simple más importante que se conoce, no se sabe quién y cuándo la descubrió o inventó; sin embargo, desde que el hombre utilizó la rueda la tecnología avanzó rápidamente, podemos decir que a nuestro alrededor siempre está presente algún objeto a situación relacionado con la rueda, la rueda es circular.

Plano inclinado

El plano inclinado permite levantar una carga mediante una rampa opendiente. Esta máquina simple descompone la fuerza del peso en dos componentes: la normal (que soporta el plano inclinado) y la paralela al plano (que compensa la fuerza aplicada). De esta manera, el esfuerzo necesario para levantar la carga es menor y, dependiendo de la inclinación de la rampa, la ventaja mecánica es muy considerable.

Al igual que las demás máquinas simples cambian fuerza por distancias. El plano inclinado se descubre por accidente ya que se encuentra en forma natural, el plano inclinado es básicamente un triángulo donde su utiliza la hipotenusa, la función principal del plano inclinado es levantar objetos por encima de la Horizontal.

Plano inclinado

El plano inclinado puede presentarse o expresar también como cuña o tornillo.

Cuña

Se forma por dos planos inclinados opuestos, las conocemos comúnmente como punta, su función principal es introducirse en una superficie.

Ejemplo: Flecha, hacha, navaja, desarmado, picahielo, cuchillo.

Tornillo

Plano inclinado enrollado, su función es la misma del plano inclinado pero utilizando un menor espacio.

Ejemplos: escalera de caracol, carretera, saca corcho, resorte, tornillo, tuerca, rosca.

Nivel o torno

Máquina simple constituida por un cilindro en donde enredar una cuerda o cadena, se hace girar por medio de una barra rígida doblada en dos ángulos rectos opuestos. Como todas las máquinas simplesel torno cambia fuerza por distancia, se hará un menor esfuerzo entre más grande sea el diámetro.

Ejemplos: grúa, fonógrafo, pedal de bicicleta, perilla, arranque de un auto antiguo, grúa, ancla, taladro manual.