10 MAQUINAS SIMPLES
1/LA PALANCA: es un operador compuesto de una barra rígida que oscila sobre un eje (fulcro). Según los puntos en los que se aplique la potencia (fuerza que provoca el movimiento) y las posiciones relativas de eje y barra, se pueden conseguir tres tipos diferentes de palancas a los que se denomina: de primero, segundo y tercer género (o grado).
El esqueleto humano está formado por un conjunto de palancas cuyo punto de apoyo (fulcro) se encuentra en las articulaciones y la potencia en el punto de unión de los tendones con los huesos; es por tanto un operador presente en la naturaleza.
De este operador derivan multitud de máquinas muy empleadas por el ser humano: cascanueces, alicates, tijeras, pata de cabra, carretilla, remo, pinzas..
Una palanca es una barra o estructura rígida, que se sustenta en un eje. Se utiliza para levantar pesos y para reducir o aumentar la intensidad de fuerzas o movimientos. En esta máquina simple actúan dos fuerzas: la fuerza motriz o potencia, y la resistencia que opone el cuerpo que se quiere vencer. Una presión ejercida en cualquier punto de la palanca puede equilibrarse mediante otra fuerza ubicada en otro punto. Existen tres tipos de palancas. Las de primer género tiene el punto de apoyo ubicado entre la fuerza motriz y la resistencia (balanza, tijera); en las de segundo tipo, la resistencia es ejercida entre el punto de apoyo y la fuerza motriz (carretilla); y en las de tercer orden se aplica la fuerza motriz entre la resistencia y el punto de apoyo (martillo, pedal de la máquina de afilar). Los movimientos de ciertas partes del cuerpo humano como las piernas, los brazos, la cabeza o las manos son ejemplos naturales del accionar de una palanca, donde la fuerza motriz se aplica a través de determinados músculos.
2/PLANO INCLINADO:es un operador formado por una superficie plana que forma un ángulo oblicuo con la horizontal.
Las rampas que forman montañas y colinas son planos inclinados, también pueden considerarse derivados de ellas los dientes y las rocas afiladas, por tanto este operador también se encuentra presente en la naturaleza.
De este operador derivan máquinas de gran utilidad práctica como: broca, cuña, hacha, sierra, cuchillo, rampa, escalera, tornillo-tuerca, tirafondos..
El plano inclinado es el punto de partida de un nutrido grupo de operadores y mecanismos cuya utilidad tecnológica es indiscutible. Sus principales aplicaciones son tres:
1.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...).
2.En forma de hélice para convertir un movimiento giratorio en lineal (tornillo de Arquímedes, tornillo,sinfín, hélice de barco, tobera...)
3.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...).
3/LA RUEDA:es un operador formado por un cuerpo redondo que gira respecto de un punto fijo denominado eje de giro.
Normalmente la rueda siempre tiene que ir acompañada de un eje cilíndrico (que guía su movimiento giratorio) y de un soporte(que mantiene al eje en su posición).
Aunque en la naturaleza también existen cuerpos redondeados (troncos de árbol, cantos rodados, huevos...), ninguno de ellos cumple la función de la rueda en las máquinas, por tanto se puede considerar que esta es una máquina totalmente artificial.
De la rueda se derivan multitud de máquinas de las que cabe destacar: polea simple, rodillo, tren de rodadura, noria, polea móvil, polipasto, rodamiento, engranajes, sistema correa-polea...
Se utiliza, como su nombre indica, para el desplazamiento (scroll en inglés). También se puede usar como un tercer botón del ratón pulsando sobre el mismo. Algunos ratones modernos pueden desplazarse tanto horizontal como verticalmente, usando una rueda de inclinación de desplazamiento (introducido por Microsoft) o una bola de desplazamiento (que se encuentran en Apple Mighty Mouse). Los ratones Logitech MicroGear (como el MX Revolution y el VX Revolution) utilizan una rueda de desplazamiento de 14 g que puede preservar el momento de inercia como un volante de inercia y que se puede utilizar para desplazarse rápidamente a través de largas páginas y listas.1 El ratón Orbita de Cyber Sport adopta un nuevo enfoque con su capacidad de desplazamiento continuo, logrado mediante el empleo de la misma rueda del ratón que gira sobre una base de rodamiento de bolas.
Las ruedas de desplazamiento son prevalentes en los ratones de ordenador modernos. Para muchos usuarios, se han convertido en parte integrante del interfaz del equipo. Sin embargo, aun quedan algunos antiguos ratones sin ruedas.
Las ruedas de desplazamiento también se puede encontrar en algunos dispositivos de mano, como los reproductores portátiles de audio digital, PDA, o en teléfonos móviles, tales como en los primeros modelos de Sony y en los dispositivos de BlackBerry. En Apple iPod, la rueda de desplazamiento sensible al tacto utiliza tecnologías de Synaptics (en lugar de ser mecánica).
4/EL TORNILLO:Se denomina tornillo a un elemento u operador mecánico cilíndrico con una cabeza, generalmente metálico, aunque pueden ser de madera o plástico, utilizado en la fijación temporal de unas piezas con otras, que está dotado de una caña roscada con rosca triangular, que mediante una fuerza de torsión ejercida en su cabeza con una llave adecuada o con un destornillador, se puede introducir en un agujero roscado a su medida o atravesar las piezas y acoplarse a una tuerca.1
El tornillo deriva directamente de la máquina simple conocida como plano inclinado y siempre trabaja asociado a un orificio roscado.2 Los tornillos permiten que las piezas sujetas con los mismos puedan ser desmontadas cuando la ocasión lo requiera.
Se emplea en la conversión de un movimiento giratorio en uno lineal continuo cuando sea necesaria una fuerza de apriete o una desmultiplicación muy grandes. Esta utilidad es especialmente apreciada en dos aplicaciones prácticas:
Unión desmontable: de objetos. Para lo que se recurre a roscas con surcos en "V" debido a que su rozamiento impide que se aflojen fácilmente. Se encuentra en casi todo tipo de objetos, bien empleando como tuerca el propio material a unir (en este caso emplea como tuerca un orificio roscado en el propio objeto) o aprisionando los objetos entre la cabeza del tornillo y la tuerca.
5/LA POLEA:es una máquina simple, un dispositivo mecánico de tracción, que sirve para transmitir una fuerza. 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»1 actuando en uno de sus extremos la resistencia y en otro la potencia.
Se trata de un dispositivo mecánico de tracción o elevación, formado por una rueda montada en un eje, con una cuerda que rodea su perímetro. La polea, como la rueda y el eje, son tipos de máquinas simples que constituyen casos especiales de la palanca.
Una polea fija no proporciona ninguna ventaja mecánica, es decir, ninguna ganancia en la transmisión de la fuerza: sólo cambia la dirección o el sentido de la fuerza aplicada a través de la cuerda, no es así el caso de la polea móvil, que hace que disminuya a la mitad el peso del cuerpo.
6.EL MARTILLO: es una herramienta de percusión utilizada para golpear directa o indirectamente1 una pieza, causando su desplazamiento o deformación. El uso más común es para clavar (incrustar un clavo de acero en madera u otro material), calzar partes (por la acción de la fuerza aplicada en el golpe que la pieza recibe) o romper una pieza. Los martillos son a menudo diseñados para un propósito especial, por lo que sus diseños son muy variados. Un tipo de martillo tiene una cuña abierta en la parte trasera para la remoción de clavos.
El infaltable compañero de cualquier trabajo manual es el martillo. Grandes, pequeños, pesados, livianos, cabezones, respingados, de madera, de acero, de caucho, en fin; existen tantos como usos les quieras dar.
Aunque básicamente todos los martillos cumplen la misma función y su manera de operar es similar, es necesario que conozcas ciertos consejos y diferencias que existen entre ellos, pues esta información te ayudará a tener en casa una caja de herramientas mucho más completa y que supla todas tus necesidades.
El martillo de orejas o de uña, es el más tradicional e infaltable en cualquier hogar. Su peso aproximado es de medio kilo y su cabeza se caracteriza por tener dos caras: la primera, redonda o plana, te servirá para clavar puntillas; y la opuesta, en forma de V, te permitirá extraer los clavos.
7.EL TORNO:Se denomina torno (del latín tornus, y este del griego τόρνος, giro, vuelta)1 a un conjunto de máquinas y herramientas que permiten mecanizar piezas de forma geométrica de revolución. Estas máquinas-herramienta operan haciendo girar la pieza a mecanizar (sujeta en el cabezal o fijada entre los puntos de centraje) mientras una o varias herramientas de corte son empujadas en un movimiento regulado de avance contra la superficie de la pieza, cortando la viruta de acuerdo con las condiciones tecnológicas de mecanizado adecuadas. Desde el inicio de la Revolución industrial, el torno se ha convertido en una máquina básica en el proceso industrial de mecanizado.
La herramienta de corte va montada sobre un carro que se desplaza sobre unas guías o rieles paralelos al eje de giro de la pieza que se tornea, llamado eje Z; sobre este carro hay otro que se mueve según el eje X, en dirección radial a la pieza que se tornea, y puede haber un tercer carro llamado charriot que se puede inclinar, para hacer conos, y donde se apoya la torreta portaherramientas. Cuando el carro principal desplaza la herramienta a lo largo del eje de rotación, produce el cilindrado de la pieza, y cuando el carro transversal se desplaza de forma perpendicular al eje de simetría de la pieza se realiza la operación denominada refrentado.
Los tornos copiadores, automáticos y de control numérico llevan sistemas que permiten trabajar a los dos carros de forma simultánea, consiguiendo cilindrados cónicos y esféricos. Los tornos paralelos llevan montado un tercer carro, de accionamiento manual y giratorio, llamado charriot, montado sobre el carro transversal. Con el charriot inclinado a los grados necesarios es posible mecanizar conos. Encima del charriot va fijada la torreta portaherramientas.
Se utiliza principalmente para operaciones de torneado rápido de metales, para madera y para pulimento.
Torno para taller mecánico:
se utiliza para hacer herramientas, matrices o piezas de precisión para maquinaria.
8.LA MANIVELA:Se llama manivela a la pieza normalmente de hierro, compuesta de dos ramas, una de las cuales se fija por un extremo en el eje de una máquina, de una rueda, palanca etc. y la otra forma el mango que sirve para mover al brazo, la máquina o la rueda. Puede servir también para efectuar la transformación inversa del movimiento circular en movimiento rectilíneo.1 Cuando se incorporan varias manivelas a un eje, éste se denomina cigüeñal.
El mecanismo de biela y manivela es extensamente empleado en diversas máquinas, fundamentalmente para transformar el movimiento alternativo de los pistones de un motor de combustión interna en movimiento rotatorio de otros componentes.
La ecuación de equilibrio de una manivela es:
El esfuerzo que transmite una manivela cumple la ecuación de equilibrio de las palancas; y se ve que en cada uno de los lados de la igualdad se obtiene un valor que resulta de multiplicar una fuerza por su distancia al punto de giro. Este proceso se denomina "momento".
9.LA CUÑA: es una máquina simple que consiste en una pieza de madera o de metal con forma de prisma triangular con la punta muy filosa. Técnicamente es un doble plano inclinado portátil. Sirve para hender o dividir cuerpos sólidos, para ajustar o apretar uno con otro, para calzarlos o para llenar alguna raja o círculo.
El funcionamiento de la cuñas responden al mismo principio del plano inclinado. Al moverse en la dirección de su extremo afilado, la cuña genera grandes fuerzas en sentido perpendicular a la dirección del movimiento.
Ejemplos muy claros de cuña son: hachas, cinceles y clavos aunque, en general, cualquier herramienta afilada, como el cuchillo matador o el filo de las tijeras, puede actuar como una cuña.
10.TUERCA HUSILLO:El mecanismo tuerca husillo es un mecanismo que convierte el movimiento de rotación en movimiento lineal, y un par de torsión (fuerza de rotación) a una fuerza lineal.
Es una de las seis máquinas simples clásicos. La forma más común consiste en un eje cilíndrico como una rosca. El husillo pasa a través de la tuerca que rosca en el husillo. Cuando el husillo gira avanza en una proporción del paso de la rosca por vuelta de husillo.
La tuerca husillo es un tipo de mecanismo que está constituido por un tornillo (husillo) que al girar produce el desplazamiento longitudinal de la tuerca en la que va enroscado (movimiento rectilíneo).
