LAS MÁQUINAS

Las máquinas son dispositivos inventados por el hombre para realizar con mayor facilidad las tareas en su quehacer diario.

Las máquinas inventadas por el hombre se pueden clasificar atendiendo a tres puntos de vista:

  • Según su complejidad , que se verá afectada por el número de operadores (piezas) que la componen.
  • Según el número de pasos o encadenamientos que necesitan para realizar su trabajo.
  • Según el número de tecnologías que la integran.
  • Analizando nuestro entorno podemos encontrarnos con máquinas sencillas (como las pinzas de depilar, el balancín de un parque, un cuchillo, un cortauñas o un motor de gomas), complejas (como el motor de un automóvil o una excavadora) o muy complejas (como un cohete espacial o un motor de reacción), todo ello dependiendo del número de piezas empleadas en su construcción.
  • También nos podemos fijar en que el funcionamiento de algunas de ellas nos resulta muy fácil de explicar, mientras que el de otras solo está al alcance de expertos. La diferencia está en que algunas máquinas solamente emplean un paso para realizar su trabajo (máquinas simples), mientras que otras necesitan realizar varios trabajos encadenados para poder funcionar correctamente (máquinas compuestas).La mayoría de nosotros podemos describir el funcionamiento de una escalera (solo sirve para subir o bajar por ella) o de un cortaúñas (realiza su trabajo en dos pasos: una palanca le transmite la fuerza a otra que es la encargada de apretar los extremos en forma de cuña); pero nos resulta imposible explicar el funcionamiento de un ordenador, un motor de automóvil o un satélite espacial.
  • Por último podemos ver que algunas de ellas son esencialmente mecánicas (como la bicicleta) o electrónicas (como el ordenador); pero la mayoría tienen mezcladas muchas tecnologías o tipos de energías (una escavadora dispone de elementos que pertenecen a las tecnologías eléctrica, mecánica, electrónica, hidráulica, neumática, térmica, química… todo para facilitar la extracción de tierras).

Hagamos a continuación algo de historia, conociendo dos de las máquinas más antiguas:

-Tornillo de Arquímedes: Arquímedes fue uno de los más grandes inventores de la historia. Nació en el año 298 AC y murió en el año 212 AC. Este genio fue el inventor de la catapulta, la polea compuesta y el tornillo de Arquímedes, inventado durante su estancia en Egipto. Se basa en un tornillo que se hace girar dentro de un cilindro hueco, situado sobre un plano inclinado, y que permite elevar el agua situada por debajo del eje de giro.

Desde su invención hasta ahora se ha utilizado para el bombeado de fluidos. También es llamado Tornillo sin fín por su circuito en infinito.

-Máquina de James Watt: Nació en Escocia en 1736. Desde pequeño mostró aptitudes para el trabajo con las máquinas en el taller de su padre, que era carpintero. Aunque realmente James Watt no inventó la máquina de vapor, ya que ya existían algunas muy primitivas cuando él nació, sí consiguió que el rendimiento de éstas resultara mucho más alto y económico. Sobre la base de su trabajo se construyeron las locomotoras a vapor, que durante muchos años constituyeron el medio de transporte más rápido que utilizaba el ser humano para sus desplazamientos. Más tarde, los hermanos Stephenson construyeron dos locomotoras, denominadas Rocket y Northumbrian, basándose en estos principios, que resultaron todo un éxito en la época.

Una vez hemos visto algo de historia, pasemos a continuación a analizar algunas máquinas simples:

-LA PALANCA

Para levantar un tonel puedes hacerlo “a pulso”, pero seguro que te va a costar mucho esfuerzo. ¿No habrá formas más cómodas de hacerlo?

Una posible solución es “hacer palanca”: ponemos  un punto de apoyo cerca del peso y aplicamos
una fuerza hacia abajo lejos de él.

Cuanto más alejados estemos del punto de apoyo,  menor será la fuerza que tendremos que hacer.


En este esquema de la palanca el apoyo se encuentra entre el peso y el punto de aplicación de la fuerza. Se trata de una palanca de primer género. Además de este, existen los siguientes tipos de palancas:

DE PRIMER GÉNERO En las palancas de primer género el  punto de apoyo está entre el peso y el lugar de aplicación de la fuerza.

(La piedra pequeña que actúa como  apoyo está entre la roca grande y la  fuerza del grupo de personas.)

DE SEGUNDO GÉNERO En las palancas de segundo género el  peso se encuentra entre el apoyo y el  lugar en el que hacemos la fuerza.

(El peso que lleva la carretilla está  entre la rueda que actúa como apoyo  y la fuerza que hace el obrero.)

DE TERCER GÉNERO En las palancas de tercer género la  fuerza se aplica entre el punto de  apoyo y el peso.

(La fuerza la realiza el brazo izquierdo  del pescador. Esta fuerza se aplica  entre el apoyo del brazo derecho y el  peso del pez.)

La palanca es una máquina simple que transmite la fuerza que se aplica en un  punto a otro punto en el que se obtiene una fuerza mayor.

-LAS POLEAS

Además de la palanca, existen otras máquinas simples que nos pueden ayudar a levantar un peso sin demasiado esfuerzo. Una de ellas es la polea.

La polea simple está formada por una rueda  acanalada por la que se hace pasar una cuerda.
De un extremo de la cuerda se sujeta la carga, y
del otro se tira.
Este mecanismo nos ahorra esfuerzo porque
nuestro peso nos ayuda a tirar.

El polipasto es el conjunto  formado por una polea móvil
y una polea fija al techo.

Con este sistema nos  ahorramos la mitad de  esfuerzo que con la polea  simple. A cambio, recogemos  el doble de cuerda.

La polea es una máquina simple que nos puede ayudar a subir pesos  ahorrando esfuerzo. Cuando un sistema está formado por poleas fijas y poleas  móviles, se llama polipasto.

Además de las palancas y las poleas, existen otras máquinas simples, como el plano inclinado, la cuña, etc.

-MECANISMOS DE TRANSMISIÓN CIRCULAR

Ya has visto cómo funcionan algunas máquinas simples. Pero también existen otras máquinas más complicadas construidas combinando palancas, poleas, …

En general, en las máquinas el movimiento lo proporcionan los motores, pero ¿quién se encarga de transmitir este movimiento de unas partes a otras de la máquina? Pues lo hacen los mecanismos.
El mecanismo que ves en la imagen es la polea de transmisión del motor de un coche. Con este mecanismo se transmite el movimiento circular entre los dos ejes señalados. Lo hace por medio de una correa que se hace pasar entre las dos poleas.

Por tanto, el movimiento que empezó en el motor se transmitirá al resto de la máquina mediante la polea de transmisión.

-ENGRANAJES

Los engranajes son piezas dentadas que transmiten el movimiento circular entre ejes cercanos mediante el empuje que ejercen los dientes de unas piezas sobre otras. Veamos a continuación algunos tipos de engranajes:

Un tren de engranajes transmite el movimiento entre ejes paralelos. Los dos primeros engranajes giran en sentido contrario, volviendo el tercer engranaje a girar en el sentido inicial. En un tren de engranajes cilíndricos, la velocidad de las piezas es mayor cuanto menor sea su tamaño.

-Los engranajes cónicos transmiten el movimiento entre ejes perpendiculares. Están compuestos por piezas cuyos dientes están recortados sobre un cono.

El sistema piñón-corona transmite el movimiento también entre ejes perpendiculares.

-TORNILLO SIN FIN Y RUEDAS DENTADAS

Existen más mecanismos con los que poder transmitir movimiento circular. Dos de ellos son el tornillo sin fin y las ruedas dentadas y cadena.


Tornillo sin fin:

• Transmite un movimiento circular entre    dos ejes perpendiculares.

• El tornillo se monta sobre un eje, de    forma que engrana con una rueda que    girará en un eje perpendicular al del    tornillo.

• La transmisión solo funciona cuando el    tornillo hace girar a la rueda dentada,    pero nunca al revés.


Ruedas dentadas y cadena:

• La transmisión por ruedas dentadas y    cadena de eslabones combina la
función de las poleas (ejes distantes)    con la ventaja de los engranajes
(ausencia de resbalamiento).

• Los eslabones están constituidos por    pequeñas placas y rodillos unidos por    pasadores.

  • El tornillo sin fin transmite un movimiento circular de poca velocidad entre ejes perpendiculares.
  • El sistema de ruedas dentadas y cadena transmite el movimiento circular entre partes separadas, pero evitando el resbalamiento.
  • -MECANISMOS QUE TRANSFORMAN EL MOVIMIENTO CIRCULAR EN LINEAL

    Los mecanismos que hemos visto hasta ahora transmiten un movimiento circular, pero ¿y si nos interesara convertir un movimiento circular en un movimiento lineal, o viceversa?

    Veamos a continuación algunos ejemplos:

    -Tornillo: Para levantar un coche cuando se pincha una rueda se utiliza un “gato”. Al girar la manivela, el tornillo acerca las tuercas y el coche se eleva. Este mecanismo se utiliza también en los trípodes de las máquinas fotográficas, en el compás y en algunas herramientas.

    -Piñon-Cremallera: En este sistema una rueda dentada (piñón) engrana en una barra dentada (cremallera). Este mecanismo es reversible: puede ser el piñón el que mueva la cremallera o viceversa. Algunos funiculares de montaña utilizan este sistema. El motor obliga a la rueda a moverse sobre la barra dentada, por lo que el funicular avanza.

    -Leva: La leva tiene forma de rueda con resalte. Al girar, el resalte eleva una barra llamada seguidor que se desplaza arriba y abajo. Durante el tramo sin resalte, el seguidor se para. Este mecanismo se usa en los motores de los coches.

    -Una vez conocemos algo más sobre las máquinas, pasaremos a realizar las siguientes actividades y a visionar los siguientes vídeos:

    http://www.mmach.arrakis.es/MQUINAS_SIMPLES.swf?id=3456

    http://www.juntadeandalucia.es/averroes/recursos_informaticos/andared02/maquinas/principal.swf

    http://www.youtube.com/watch?v=DZCNp7mWF20

    http://www.youtube.com/watch?v=T1PrJK9jorQ

    http://www.youtube.com/watch?v=vNUXSyUA-AQ

    http://www.maestrojuandeavila.es/tecnologia/temas/mec/polea_fija.swf

    http://www.maestrojuandeavila.es/tecnologia/temas/mec/biela_manivela.swf

    http://cobastigas.es/recursos/tema%20de%20mecanismes%20en%20Power/1123_04biela_manivela.swf

    http://ares.cnice.mec.es/ciengehi/b/02/index.html

    http://www.juntadeandalucia.es/averroes/recursos_informaticos/proyectos2003/apoyo_cm/enmaq/contenidos/maq1.html

    http://www.juntadeandalucia.es/averroes/html/adjuntos/2009/06/30/0003/0_ID/index.html

    http://proyectos.cnice.mec.es/arquimedes/movie.php?usuario=2&nivel=1&movie=fp005/gm001/md001/ut001/0flash/movie.swf

    http://losinventos.iespana.es/

    http://pagina.jccm.es/edu/cp/princesasofia/colegio/alumnos/inventos.html

    http://www.educar.org/inventos/

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