miércoles, 30 de octubre de 2013

ejemplos de maquinas simples

Polea simple


Esta máquina simple se emplea para levantar cargas a una cierta altura. La polea simple está formada por una polea fija al techo, sobre la cual puede deslizarse una cuerda. Se usa, por ejemplo, para subir objetos a los edificios o sacar agua de los pozos. Al estirar desde un extremo de la cuerda, la polea simple se encarga solamente de invertir el sentido de la fuerza aplicada. Por lo tanto no existe ventaja mecánica, sólo pueden haber pérdidas debidas al rozamiento.

El desplazamiento que causa la fuerza sobre la cuerda iguala la altura subida por la carga. De manera que

L = H
A = 1

donde

: ventaja mecánica
L : desplazamiento causado por la fuerza aplicada
: altura subida por la carga

Por lo que respecta a la fuerza aplicada, sabemos que

F aplicada = m g

donde

m : masa de la carga
: aceleración de la gravedad


Palanca

La palanca es una máquina simple que se emplea en una gran variedad de aplicaciones. Está formada por una barra rígida que puede oscilar en torno a una pieza fija, que sirve de punto de apoyo. Cuando la fuerza se aplica en el extremo de la barra más alejado del punto de apoyo, la fuerza resultante en el extremo más próximo al punto de apoyo es mayor.
En las palancas de primera especie, como la de la figura, el punto de apoyo está situado entre las fuerzas aplicada y resistente. La balanza romana es una palanca de primera especie.

En las palancas de segunda especie, el punto de apoyo se sitúa en un extremo de la barra, la fuerza se aplica en el otro extremo, y la fuerza resistente o carga en una posición intermedia. Un cascanueces es un ejemplo de este tipo de palanca.
En las palancas de tercera especie, el punto de apoyo se sitúa en un extremo de la barra, la fuerza resistente en el otro extremo, y la fuerza se aplica en una posición intermedia. De esta manera no se consigue una ventaja mecánica, pero se amplifica el movimiento en un extremo de la barra. Una guadaña, por ejemplo, se sirve de este principio.

Con independencia del tipo de palanca, la ventaja mecánica se calcula de la misma manera. Sólo hay que considerar el valor de ambas fuerzas y el brazo de cada una de ellas (definido como la distancia entre el punto de apoyo y el punto de aplicación de la fuerza).
Para que exista equilibrio, los momentos de ambas fuerzas deben ser iguales, de manera que

F resistente R resistente = F aplicada R aplicada

donde

F resistente : fuerza resistente
R resistente : brazo de la fuerza resistente

F aplicada : fuerza aplicada
R aplicada : brazo de la fuerza aplicada

Por lo que respecta a la ventaja mecánica,

A = R aplicada / R resistente

Plano inclinado

El plano inclinado permite levantar una carga mediante una rampa
o pendiente. 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. La fuerza aplicada debe ser

F aplicada = m g sen(ø)

donde

: masa de la carga

: aceleración de la gravedad

ø : ángulo que forma el plano inclinado con el suelo


La altura subida por la carga es


H = L sen(ø)

donde

H : altura subida por la carga

: desplazamiento causado por la fuerza aplicada

De manera que la ventaja mecánica resulta ser simplemente


A = 1 / sen(ø) = L / H


Polipasto

El polipasto es una máquina simple que se usa para levantar cargas muy pesadas a una cierta altura. Está formado por un bloque de poleas fijo al techo, y otro bloque de poleas móvil, acoplado al primer bloque mediante una cuerda. Se usa de forma similar a la polea simple, pero en el caso del polipasto la fuerza que hay que aplicar es menor, de manera que se consigue una ventaja mecánica.
La fuerza necesaria para subir una carga se obtiene dividiendo el peso por el número total de poleas en el conjunto. El inconveniente que presenta es que hay que estirar más cuerda que en el caso de la polea simple. En el caso más sencillo de la figura, en que cada bloque está formado por sólo una polea, el desplazamiento que causa la fuerza sobre la cuerda es el doble de la altura subida por la carga, y la fuerza aplicada es sólo la mitad del peso. De manera que

F aplicada = m g / 2
A = 2

donde

F aplicada : fuerza aplicada

: masa de la carga

: aceleración de la gravedad

A : ventaja mecánica

y

L = 2H

donde

L : desplazamiento causado por la fuerza aplicada
H : altura subida por la carga


Torno

El torno o cabrestante es una máquina simple formada por un tambor con una cuerda y una manivela, que se usa para levantar cargas hasta la altura del tambor. Cuando el brazo de la manivela es más largo que el diámetro del tambor, existe ventaja mecánica.
En algunos barcos de pesca podéis ver un torno, que se encarga de recoger la red.
A medida que la carga sube la cuerda se enrolla en el tambor y por tanto, al realizar cálculos, el diámetro efectivo del torno puede ir variando durante la subida.

Para que exista equilibrio, los momentos del peso y de la fuerza aplicada deben ser iguales, de manera que

m g D / 2 = F aplicada R

donde

: masa de la carga
g : aceleración de la gravedad
: diámetro del torno

F aplicada : fuerza aplicada
: brazo de la manivela

y

A = 2 R / D

donde
A : ventaja mecánica


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