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El Plano Inclinado

EL PLANO INCLINADO

El plano inclinado, es una de las máquinas simples; es una superficie plana que forma con otra un ángulo muy agudo. En la naturaleza aparece en forma de rampa, pero el ser humano lo ha cambiado tanto a sus necesidades haciéndolo móvil.

HISTORIA:

Aunque el plano inclinado es un operador presente en la naturaleza y que ya había sido fabricado en forma de cuña por parte de las culturas prehistóricas, se supone que no empezaron a construirse rampas consciente mente hasta el nacimiento de las culturas megalíticas y la consiguiente necesidad de desplazar y emplear grandes bloques de piedra.Hacia el 2800 a.C., en Mesopotamia, empieza a emplearse en forma de escalera de obra en las viviendas y construcciones sociales.Después los romanos generalizaron su uso para el trazado de calzadas y la conducción de agua a las ciudades (acueductos).

APLICACIONES:

Sus principales aplicaciones son tres:

-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).

-En forma de HÉLICE para convertir un movimiento giratorio en lineal (tornillo de Arquímedes, tornillo, sinfín, hélice de barco, tobera).

- En forma de CUÑA para apretar (sujetar puertas para que no se cierren, ensamblar piezas de madera), cortar (cuchillo, tijera, sierra, serrucho) y separar o abrir (hacha, arado, formón, abrelatas).

RAMPA

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.

UTILIDAD:

                        

• Reducción del esfuerzo. La rampa permite elevar objetos pesados de forma más sencilla que haciéndolo verticalmente. El recorrido es mayor (pues el tablero de la rampa siempre es más largo que la altura a salvar), pero el esfuerzo es menor.
• Dirigir el descenso de objetos o líquidos. Cuando se quiere canalizar el movimiento descendente de un objeto también se recurre a la rampa, pues añadiéndole unas simples guías (o empleando tubos inclinados) se puede conseguir que el camino seguido sea el que nosotros queremos, evitando desviaciones no deseadas.

CUÑA

De forma sencilla se podría describir como 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, entre otras.

UTILIDAD:

                                                   

• Modificar la dirección de una fuerza. Pues convierte una fuerza longitudinal en dos fuerzas perpendiculares a los planos que forman el ángulo agudo. Esta utilidad es la empleada para abrir o separar cuerpos: obtener tablones de los árboles, partir piedras en canteras, cerrar o abrir los dientes de una cremallera.
• Convertir un movimiento lineal en otro perpendicular. Si combinamos dos cuñas podemos convertir el movimiento lineal de una en el desplazamiento perpendicular de la otra creando una gran fuerza de apriete. Esta utilidad es especialmente apreciada en el ajuste de ensambles en madera, sujeción 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) que en su movimiento de avance son capaces de arrancar pequeñas virutas (sierra para metales, serrucho, sierra mecánica, fresa, lima...).

HÉLICE

En forma de hélice para convertir un movimiento giratorio en lineal (tornillo de Arquímedes, tornillo, sinfín, hélice de barco, tobera, entre otras).

La Polea

LAS POLEAS

Una polea, es una máquina simple que sirve para transmitir una fuerza. Se trata de una rueda, generalmente maciza y acanalada en su borde, que, con el curso de una cuerda o cable que se hace pasar por el canal ("garganta"), se usa como elemento de transmisión para cambiar la dirección del movimiento en máquinas y mecanismos. Además, formando conjuntos —aparejos o polipastos— sirve para reducir la magnitud de la fuerza necesaria para mover un peso.

Según definición de Hatón de la Goupillière, «la polea es el punto de apoyo de una cuerda que moviéndose se arrolla sobre ella sin dar una vuelta completa»  actuando en uno de sus extremos la resistencia y en otro la potencia.

CLASES DE POLEAS.

Polea simple fija:

La manera más sencilla de utilizar una polea es colgar un peso en un extremo de la cuerda, y tirar del otro extremo para levantar el peso.

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.

Polea Móvil:

Una forma alternativa de utilizar la polea es fijarla a la carga un extremo de la cuerda al soporte, y tirar del otro extremo para levantar a la polea y 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.

polea compuesta:

                                           

Existen sistemas con múltiples de poleas que pretenden obtener una gran ventaja mecánica, es decir, elevar grandes pesos con un bajo esfuerzo. Estos sistemas de poleas son diversos, aunque tienen algo en común, en cualquier caso se agrupan en grupos de poleas fijas y móviles: destacan los polipastos:

Polipastos o aparejos

         

El polipasto (del latín polyspaston, y éste 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.

POLEAS CON CORREA

                                 
El sistema de poleas con correa mas simple consiste en dos poleas situadas a cierta distancia , que giran a la vez por el efecto de rozamiento de una correa con ambas poleas . Estas correas pueden ser de cintas de cuero , flexibles y resistentes .Este es un sistema de transmisión circular puesto que ambas poleas poseen movimiento circular . En base a esto distinguimos claramente los siguiente elementos:

• la polea matriz
• polea conducida
• la correa de transmisión

LAS PALANCAS

LAS PALANCAS

La palanca es una máquina simple que se emplea en una gran variedad de aplicaciones. Probablemente, incluso, las palancas sean uno de los primeros mecanismos ingeniados para multiplicar fuerzas. Es cosa de imaginarse el colocar una gran roca como puerta a una caverna o al revés, sacar grandes rocas para habilitar una caverna. Con una buena palanca es posible mover los más grandes pesos y también aquellos que por ser tan pequeños también representan dificultad para tratarlos.

Básicamente está constituida por una barra rígida, un punto de apoyo o Fulcro y dos o más fuerzas presentes: una fuerza a la que hay que vencer, normalmente es un peso a sostener o a levantar o a mover, y la fuerza que se aplica para realizar la acción que se menciona. La distancia que hay entre el punto de apoyo y el lugar donde está aplicada cada fuerza, en la barra rígida, se denomina brazo. Así, a cada fuerza le corresponde un cierto brazo. Como en casi todos los casos de máquinas simples, con la palanca se trata de vencer una resistencia, situada en un extremo de la barra, aplicando una fuerza de valor más pequeño que se denomina potencia, en el otro extremo de la barra.

En una palanca podemos distinguir entonces los siguientes elementos:
-El punto de apoyo o fulcro.
-Potencia: la fuerza (en la figura de abajo: esfuerzo) que se ha de aplicar.
-Resistencia: el peso (en la figura de abajo: carga) que se ha de mover.

TIPOS DE PALANCAS

 La ubicación del fulcro respecto a la carga y a la potencia o esfuerzo, definen el tipo de palanca:

-Palanca de primer tipo o primera clase: Se caracteriza por tener el fulcro entre la fuerza a vencer y la fuerza a aplicar. Esta palanca amplifica la fuerza que se aplica; es decir, consigue fuerzas más grandes a partir de otras más pequeñas. Algunos ejemplos de este tipo de palanca son: el alicates, la balanza, la tijera, las tenazas y el balancín. Algo que desde ya debe destacarse es que al accionar una palanca se producirá un movimiento rotatorio respecto al fulcro, que en ese caso sería el eje de rotación.

-Palanca de segundo tipo o segunda clase: Se caracteriza porque la fuerza a vencer se encuentra entre el fulcro y la fuerza a aplicar. Este tipo de palanca también es bastante común, se tiene en lo siguientes casos: carretilla, destapador de botellas, rompenueces. También se observa, como en el caso anterior, que el uso de esta palanca involucra un movimiento rotatorio respecto al fulcro que nuevamente pasa a llamarse eje de rotación.

-Palanca de tercer tipo o tercera clase: Se caracteriza por ejercerse la fuerza “a aplicar” entre el fulcro y la fuerza a vencer. Este tipo de palanca parece difícil de encontrar como ejemplo concreto, sin embargo el brazo humano es un buen ejemplo de este caso, y cualquier articulación es de este tipo, también otro ejemplo lo tenemos al levantar una cuchara con sopa o el tenedor con los tallarines, una corchetera funciona también aplicando una palanca de este tipo. Este tipo de palanca es ideal para situaciones de precisión, donde la fuerza aplicada suele ser mayor que la fuerza a vencer. Y, nuevamente, su uso involucra un movimiento rotatorio.

-Palancas múltiples: Varias palancas combinadas.Por ejemplo: el cortaúñas es una combinación de dos palancas, el mango es una combinación de 2º género que presiona las hojas de corte hasta unirlas. Las hojas de corte no son otra cosa que las bocas o extremos de una pinza y, constituyen, por tanto, una palanca de tercer género. Otro tipo de palancas múltiples se tiene en el caso de una máquina retroexcavadora, que tiene movimientos giratorios (un tipo de palanca), de ascenso y descenso (otra palanca) y de avanzar o retroceder (otra palanca).

Máquinas Simples

                                       MÁQUINAS SIMPLES      

                              
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. Según su complejidad, de uno o más puntos de apoyo, las maquinas se clasifican en dos grupos:

• Máquinas simples: son máquinas que poseen un solo punto de apoyo, las maquinas simples varían según la ubicación de su punto de apoyo.
• Máquinas compuestas: son máquinas que están conformadas por dos o más maquinas simples.

Una máquina simple es un dispositivo en el que tanto la energía que se suministra como la que se produce se encuentran en forma de trabajo mecánico y todas sus partes son sólidos rígidos. 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.

 Las máquinas simples suelen clasificarse en los siguientes seis tipos:

    - palancas

    - poleas

    - ruedas y ejes

    - planos inclinados

    - tornillos

    - cuñas