Principios Físicos y Clasificación de las Máquinas Simples
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Máquinas Simples: Conceptos Fundamentales
Cuando una máquina es sencilla y realiza su trabajo en un solo paso, nos encontramos ante una máquina simple.
Una máquina simple es un artefacto mecánico que transforma una fuerza, su dirección, la longitud de desplazamiento o una combinación de ellas.
Ejemplos Comunes de Máquinas Simples
- Cuchillo
- Pinzas
- Rampa (Plano Inclinado)
- Cuña
- Polea simple
- Rodillo
- Rueda
- Manivela
- Torno
- Hacha
- Tijeras
- Alicates
- Llave fija
Tipos Principales de Máquinas Simples
La Palanca
Es una barra rígida que posee un punto de apoyo. Se le aplica una fuerza o potencia, y al girar sobre su punto de apoyo, vencerá a una resistencia.
Plano Inclinado
Se utiliza para vencer la fuerza vertical del peso del objeto a levantar.
La Polea
Transforma el sentido de la fuerza. A través de la aplicación de una fuerza descendente obtenemos una fuerza ascendente.
Si se le cambia de sentido, en un polipasto (máquina compuesta por dos o más poleas y una cuerda, cable o cadena que alternativamente va pasando por las diversas garruchas de cada una de aquellas), la proporción será distinta, pero de todas formas, se conserva la energía.
La Cuña
Conocida desde hace decenas de miles de años. El hacha con el que se partían troncos de madera se basa en este principio.
El Tornillo
No es más que un plano inclinado arrollado en espiral.
La Rueda
Considerada el invento más importante de la humanidad. Su utilidad principal es el transporte (carros, automóviles y camiones).
Casi todas las máquinas modernas la incorporan: reloj analógico, lavadora, molinos, tornos para cerámica, etc.
La Ley Fundamental de la Palanca
La relación entre la potencia y la resistencia depende de las distancias existentes entre cada una de ellas y el punto de apoyo.
Siempre se cumplirá que:
El producto de la potencia (Fp) por su brazo (a) —así se denomina a la distancia desde el punto en el que se ejerce hasta el punto de apoyo— es igual al producto de la resistencia (Fr) por el suyo (b).
Fórmula de Equilibrio
Fp × a = Fr × b
Clasificación de Palancas por Género
Primer Género
El punto de apoyo está entre la potencia y la resistencia.
- Ejemplos: Tenazas, alicates o tijeras.
Segundo Género
La resistencia está entre la potencia y el punto de apoyo.
- Ejemplos: Carretilla de mano, cascanueces, abrelatas.
Tercer Género
La potencia está entre la resistencia y el punto de apoyo.
Es el único tipo de palanca en el que la fuerza de resistencia es menor que la potencia ejercida. Por lo cual, su uso solo se justifica por criterios de comodidad, pero nunca de eficacia mecánica.