Una herramienta es
un objeto elaborado a fin de facilitar la realización de una tarea mecánica que
requiere de una aplicación correcta de energía.
El término herramienta, en
sentido estricto, se emplea para referirse a utensilios resistentes (hechos de
diferentes materiales, pero inicialmente se materializaban en hierro como
sugiere laetimología), útiles
para realizar trabajos mecánicos que requieren la aplicación de una cierta fuerza física.
Características
de las herramientas
Las
herramientas se diseñan y fabrican para cumplir uno o más propósitos
específicos, por lo que son artefactos con una función técnica.
Muchas
herramientas, pero no todas, son combinaciones de máquinas simples que
proporcionan una ventaja mecánica. Por ejemplo, una pinza es
una doble palanca cuyo punto de apoyo está en la articulación central, la
potencia es aplicada por la mano y la resistencia por la pieza que es sujetada.
Un martillo, en cambio, sustituye un puño o una
piedra por un material más duro, el acero, donde se aprovecha la energía
cinética que se le imprime para aplicar grandes fuerzas.
Las
herramientas pueden ser manuales o mecánicas. Las manuales usan la fuerza
muscular humana (ej. martillo y clavo), mientras que las mecánicas usan una
fuente de energía externa, por ejemplo la [[energía eléctricas
INTRODUCCIÓN
En
este trabajo de investigación voy a hablar de un dispositivo utilizado en
ingeniería para cambiar la magnitud y dirección de la aplicación de una fuerza,
llamado maquina simple, de su aplicación en la vida diaria, la ayuda que
suministra para el trabajo pesado, su utilidad y los personajes que han
aportado algo a este tema.
Porque
es muy importante saber como podemos facilitarnos la vida o hacer menos
esfuerzo con unas maquinas; también porque las maquinas simples las tenemos muy
cerca de nosotros y las utilizamos casi siempre y no nos damos cuenta. Hay
personas que han aportado algunos por medio de sus tesis u otros elementos.
En
primer lugar lo hago para que la persona que lo lea sé de cuenta que hasta en
su cuerpo tiene maquinas simples que lo ayudan con sus actividades diarias,
también para culturizarme mas sobre este tema y para ver como me pueden ayudar
para disminuir el trabajo.
La
manera en que lo voy a hacer es muy sencilla, empezando con una pequeña
introducción de lo que es una maquina simple, cuantos tipos existen y una breve
explicación de su utilidad. También hablare sobre los personajes que
sobresalieron en este tema. Luego hablare mas claramente sobre sus utilidades,
primero de sus utilidades en la vida diaria y luego en el trabajo. Para dar una
idea mas clara presento el siguiente esquema:
Capitulo
I: Introducción
¿Qué
es una maquina simple?
¿Cuántos
tipos de maquina simple existen?
¿Cuál
es su utilidad?
Capitulo
II: Personajes que hicieron aportaciones sobre las maquinas simples
¿Por
medio de que lo hicieron? Y haré una breve exposición sobre el medio utilizado.
Capitulo
III: Utilidad de las maquinas simples en la vida diaria
Cinco
ejemplos y ¿Cómo facilita la vida cada uno de ellos?
Capitulo
IV: Maquinas simples utilizadas en el trabajo
Cinco
ejemplos y ¿Cómo facilita la vida cada uno de ellos?
Este
esquema lo hice de tal manera que con poca información puedan saber mas sobre
las maquinas simples, así que no me base tanto en mucha información escrita
sino en ejemplos con una representación grafica de las maquinas simples.
MAQUINAS
SIMPLES
INTRODUCCIÓN
CAPITULO
I: ¿QUÉ ES UNA MAQUINA SIMPLE?
Primeramente
para poder explicar lo que es una máquina simple primero se tiene que saber que
es una maquina, por lo cual aquí esta la definición de máquina: “Una máquina es
un dispositivo mecánico que utiliza una energía para realizar un trabajo.”
“Una
maquina simple es un dispositivo que transforma en trabajo útil la fuerza
aplicada”
“En
una máquina simple, el trabajo de entrada se realiza mediante la aplicación de
una sola fuerza, y la máquina realiza el trabajo de salida a través de otra
fuerza única. Durante una operación de este tipo ocurren tres procesos:
Se
suministra trabajo a la máquina.
·
¿CUÁNTOS TIPOS DE MÁQINA SIMPLE EXISTEN?
“Las
cuatro máquinas simples son la palanca, la polea, el torno y el plano
inclinado, que consiste en una rampa. El tornillo y la cuña se consideran a
veces máquinas simples, pero en realidad son adaptaciones del plano inclinado.”
PALANCA
“Tal
vez la máquina más antigua y la mas comúnmente usada es la palanca simple. Una
palanca consiste en cualquier barra rígida apoyada en uno de sus puntos al que
se le llama fulcro.”
POLEA
“Una
polea simple, es tan solo una palanca cuyo brazo de palanca de entrada es igual
a brazo de palanca de salida.”
“Es
una rueda que gira alrededor del eje. Tiene una garganta por la cual pasa una
cuerda. Si esta sujeta en el eje, por medio de un soporte, es fija.”
Esta
maquina simple es especialmente muy utilizada por los albañiles para su trabajo
ya que al subir los botes con cemento u otro material, esta maquina disminuye
el esfuerzo y se necesita menos fuerza de la persona.
TORNO
“Máquina
simple que consiste en un cilindro dispuesto para girar alrededor de su eje por
la acción de palancas, cigüeñas o ruedas, y que ordinariamente actúa sobre la
resistencia por medio de una cuerda que se va arrollando al cilindro”
PLANO
INCLINADO
“Es
un declive que forma, con el plano horizontal, un ángulo ð agudo.”
Aunque
el tornillo y la cuña utilizan el principio del plano inclinado a continuación
también voy a hablar de ellas:
CUÑA
“En
realidad es un plano inclinado doble”
“Pieza
de madera o metal terminada en ángulo diedro, muy agudo; sirve para hender
cuerpos sólidos, para ajustar uno con otro, para rellenar una raja, etc.”
TORNILLO
“Dispositivo
mecánico de fijación, por lo general metálico, formado esencialmente por un
plano inclinado enroscado alrededor de un cilindro o cono. Las crestas formadas
por el plano enroscado se denominan filetes, y según el empleo que se les vaya
a dar pueden tener una sección transversal cuadrada, triangular o redondeada.
La distancia entre dos puntos correspondientes situados en filetes adyacentes
se denomina paso. Si los filetes de la rosca están en la parte exterior de un
cilindro, se denomina rosca macho o tornillo, mientras que si está en el hueco
cilíndrico de una pieza se denomina rosca hembra o tuerca.”
Algunas
maquinas utilizan los mismos principios, por lo cual estas dos ultimas a veces
son consideradas como tales y a veces no, ya que ponen nada mas la maquina
principal.
¿CUÁL
ES SU UTILIDAD?
“La
utilidad de una máquina simple radica en que permite ejercer una fuerza mayor
que la que una persona podría aplicar sólo con sus músculos (en el caso de la
palanca, el torno y el plano inclinado), o aplicarla de forma más eficaz (en el
caso de la polea). El aumento de la fuerza suele hacerse a expensas de la
velocidad. La relación entre la fuerza aplicada y la resistencia ofrecida por
la carga contra la que actúa la fuerza se denomina ventaja teórica de la
máquina. Debido a que todas las máquinas deben superar algún tipo de rozamiento
cuando realizan su trabajo, la ventaja real de la máquina siempre es menor que
la ventaja teórica.”
Las
maquinas simples son muy útiles ya que con poca fuerza que tu les apliques tu
puedes levantar un mayor peso. Sin las maquinas simples, simplemente el trabajo
del hombre seria mas difícil y quizá hubiera descubierto o inventado otras
formas de aumentar una fuerza con el menor esfuerzo.
CAPITULO
II: PERSONAJES QUE HICIERON APORTACIONES SOBRE LAS MAQUINAS SIMPLES
¿POR
MEDIO DE QUE LO HICIERON?
LEONARDO
DA VINCI (1452-1519)
“Ha
sido uno de los grandes genios universales. Entre sus muchas facetas, destaca
la de pintor, escultor, ingeniero, constructor y científico. Hoy te explicamos
los logros que alcanzó en la Mecánica, a la que consideraba la más noble de las
ciencias.
Explicar
todos sus logros requeriría de un tratado, por eso vamos a escoger una de sus
facetas: la de mecánico. Él consideraba que la Mecánica era la más noble de
todas las ciencias, puesto que vemos que por medio de ella realizan sus
acciones todos los cuerpos animados que poseen movimiento.
En
sus manuscritos, llegó a predecir inventos que no pudo desarrollar -aunque se
construyeron años más tarde- como el helicóptero o el submarino. Hubo otros que
si diseñó y funcionaron: grúas móviles que permitían alzar grandes cargas,
barcos, trajes de buzo, ascensores, máquinas para tallar tornillos y limas e
incluso una especie de coche o máquina de movimiento continuo-alterno.
Para
sus diseños, Leonardo se basó en los estudios que 1.600 años antes habían hecho
Herón y Arquímedes en la escuela de Alejandría. Los mecanismos eran simples y
se basaban en cinco elementos: Un plano inclinado, una cuña, un tornillo, una
palanca y una rueda. Arquímedes los llamaba los cinco grandes y combinándolos
obtenía otras máquinas como tornos o engranajes.
Una
de las máximas aportaciones de Leonardo fue la representación que realizó de
muchas de estas máquinas. Todas estaban basadas en la famosa Ley de Oro: si
conseguimos reducir esfuerzo hay que recorrer más espacio.”
Leonardo
Da Vinci, utilizo mucho las maquinas simples, pero también las combino en
muchas ocasiones para formar maquinas compuestas, para reducir el esfuerzo.
Estas maquinas simples le sirvieron mucho en sus diversos inventos, ya que por
medio de ellos pudo alcanzar nuevos horizontes.
ARQUÍMEDES
(287-212 a.C.)
“Matemático
y físico griego. Se ocupo del estudio de la física de los fenómenos mecánicos e
hidrostáticos. Una de sus aportaciones a la física es principalmente, el
principio de la palanca. También hizo algunas invenciones de algunos ingenios
de gran utilidad inmediata como: la polea compuesta, el tornillo que lleva su
nombre y los espejos ustorios.”
VITRUBIO
SIGLO I A.C.
“El
tipo más antiguo y más simple de turbina hidráulica es la rueda hidráulica (un
tipo de maquina simple), utilizada por primera vez en Grecia y utilizada
durante la antigüedad y la edad media para moler cereales. Consistía en un eje
vertical con un conjunto de aspas o palas radiales situadas en una corriente de
agua a gran velocidad. La potencia de la rueda era de unos 0,5 caballos de
vapor (CV). La rueda hidráulica horizontal (o sea, un eje horizontal conectado
a una rueda de palas vertical), descrita por primera vez por el arquitecto e
ingeniero romano Vitrubio en el siglo I a.C., tenía el segmento inferior
de la rueda de palas insertada en la corriente, y actuaba como una rueda
hidráulica de empuje inferior.”
“Arquímedes,
Herón de Alejandría, Ctesías y Tolomeo escribieron sobre los principios de
sifones, poleas, palancas, manivelas, bombas contra incendios, ruedas dentadas,
válvulas y turbinas.”
Vitrubio
utilizó lo que sabia de las maquinas simples para inventar una maquina que les
sirviera para hacer un trabajo como es moler seriales, no se quedo solo con la
parte teórica sino que lo aplico a sus necesidades.
CHARLES
DE COULOMB (1736-1806)
“Físico
francés, pionero en la teoría eléctrica. Nació en Angulema y trabajó como
ingeniero militar al servicio de Francia en las Indias Occidentales (actuales
Antillas. En 1779 publicó el tratado Teoría de las máquinas simples, un
análisis del rozamiento en las máquinas.”
Al
contrario de Vitrubio, Coulomb publicó una teórica y no lo utilizo en la parte
práctica.
CAPITULO
III: UTILIDAD DE LAS MAQUINAS SIMPLES EN LA VIDA DIARIA
CINCO
EJEMPLOS Y ¿CÓMO FACILITA LA VIDA CADA UNO DE ELLOS?
“La
utilidad de una máquina simple radica en que permite ejercer una fuerza mayor
que la que una persona podría aplicar sólo con sus músculos, o aplicarla de
forma más eficaz. Así también el brazo es una maquina simple, ya que el Húmero
es como el fulcro, el punto de apoyo que nos ayuda con el peso.”
El
punto donde se concentra la energía es el fulcro, que es donde esta la nuez, es
un principio de operación.
Los
tornillos, se emplean para fijar madera, metal u otro material en la pared,
para poner una foto o para armar un juguete. Las crestas se van enterrando en
la superficie donde se ubica y no ocupas aplicar tanta fuerza como en un clavo.
Los
niños lo pueden utilizar en la vida diaria por medio de sus juguetes que utilizan
diversas maquinas simples como una polea o el torno, como sucede en los juegos
de piezas como es el Lego.
Las
amas de casa, las personas que venden botanas o personas que necesiten el jugo
de limón, utilizan un exprimidor como el que se muestra en la ilustración, que
no es nada mas que una maquina simple, que tiene el fulcro donde va el limón y
en ese lugar se aplica toda la fuerza y sale el jugo.
CAPITULO
IV: MAQUINAS SIMPLES UTILIZADAS EN EL TRABAJO
CINCO
EJEMPLOS Y ¿CÓMO FACILITA LA VIDA CADA UNO DE ELLOS?
La
carretilla es un instrumento de trabajo muy importante, donde es más visto,
probablemente, es donde están haciendo construcciones de edificios, esta
maquina sirve para alivianar el peso. Todo el peso se va hacia la llanta, la
cual lo puede soportar y lo que hace la persona que lo utiliza nada mas es
empujarlo, con esto puede agregarle mucho peso a la carretilla y mover lo que
lleve arriba con un menor esfuerzo.
La
mano izquierda del señor le sirve como punto de apoyo la escoba, con lo cual es
más fácil mover la escoba hacia los lados, ya que este punto de apoyo o fulcro,
sostiene el palo de la escoba y nada mas mueve la parte baja de la escoba.
Este
torno es utilizado para sacar agua de un pozo, en este caso, sirve para
disminuir el peso del cubo de agua o de lo que estés extrayendo. Esto ayuda
también en el trabajo de la arqueología, en donde extraen piedras u objetos, o
hasta las personas lo utilizan como medio de transporte, y con esto disminuyen
su peso y es más fácil subirlos.
Una
de las formas más sencillas de hacer subir un objeto, por ejemplo un bloque, es
arrastrarlo por un plano inclinado. La fuerza que se necesita para arrastrar el
bloque a lo largo de un plano inclinado perfectamente liso, es decir, en el que
no actúan fuerzas de rozamiento, es menor que el peso del bloque. Por eso se
dice que el plano inclinado ofrece una ventaja mecánica, pues aumenta el efecto
de la fuerza que se aplica. Sin embargo, el bloque debe ser arrastrado a lo largo
de una distancia mayor para conseguir la misma elevación, ya que la fuerza que
es necesario ejercer para ascender el bloque por el plano inclinado es tanto
menor cuanto mayor es la longitud del mismo.
Esta
llave inglesa es una maquina simples, ya que al apoyarlo en un tornillo las
pinzas se toman como el fulcro porque ahí se va toda la fuerza. Al girar la
llave es más fácil apretar o sacar el tornillo.
CONCLUSIÓN
En
este trabajo de investigación concluí que sin las maquinas simples la vida no
sería igual ya que al igual que en las antiguas épocas como el renacimiento y
otras mas, los utilizaban en sus diversas actividades, nosotros también las
utilizamos en nuestras actividades diarias, por ejemplo cuando levantamos un
balde, nuestro brazo, codo y antebrazo forman una maquina simple, pegada al
cuerpo por el hombro; al punto que quiero llegar es que gracias a la invención
de las maquinas simples en las épocas anteriores la vida ha ido utilizando
estas, para diferentes inventos (combinándolas y convirtiéndolas en maquinas
compuestas), y construcciones (el uso de la polea), por algunos autores que de
los que hable en este trabajo y libros que leí para investigar sobre mi
trabajo, he descubierto que han estado haciendo tesis sobre ellas, y han ido
adaptándolas cada quien a su ambiente, por eso de una maquinas simple sacan
unas sub-maquinas (cuña y tornillo), que son un poco diferentes que las
primeras pero utilizan el mismo principio.
Este
trabajo le podrá servir a la gente que lo lea para que se de cuenta de que hay
varias maquinas simples y con diferentes usos, que fueron inventadas hace
mucho, y al igual que ahora son para facilitarnos la vida.
Algo
que se me es muy relevante y positivo sobre la máquinas simples es el hecho que
personajes muy importantes en la historia como es el Leonardo Da Vinci,
empezara a utilizar las maquinas simples para inventar aparatos que en la
actualidad se han modificado y son muy sofisticados, como es el hecho del
helicóptero, ya que Leonardo Da Vinci tuvo las primeras ideas sobre un
helicóptero utilizando maquinas simples aunque no lo pudo desarrollar muy bien.
Otra cosa positiva que veo en las maquinas simples es que te ayudan a que con
poca fuerza levantes mucho peso.
Con
este trabajo, al ver diversos autores, descubrí que lo negativo de las maquinas
simples, comparándolo con la actualidad, es que solo se quedan con la parte
teórica en la mayoría de las ocasiones, ya que solo se estudia y hasta ahí
llegan. La sugerencia que hago es que en las escuelas se podría implementar un
plan de estudio donde se practicara la utilización de las maquinas simples para
mejorar la vida de una persona.
El
trabajo se realiza contra la fricción.
La máquina realiza trabajo útil o de salida.”
Operadores mecánico
Son operadores y van conectados entre si para permitir el funcionamiento de una maquina; teniendo en cuenta la fuerza que ejerce sobre ellos. Los operadores mecánicos convierten la fuerza en movimiento.
Mecanismos de transmisión lineal
Tanto como el movimiento de entrada y la de salida son lineales, tienen como objeto cambiar el sentido de la fuerza (palanca polipasto) para cambiar el sentido de la fuerza (polea) y varias el punto de la aplicación (palanca).
Palanca
Una palanca es la máquina simple de transmisión lineal que puede girar alrededor de un punto de apoyo. En esta barra hasta un punto de aplicación de la fuerza (F), y un punto de aplicación de la resistencia, (R). Para resolver una palanca en equilibrio empleamos la expresión llamada ley de la palanca:F.d=R.r
Donde "d" es la distancia desde el punto de aplicación de la fuerza y "r" la distancia desde el punto de apoyo respecto a F y R. Tenemos tres tipos de palancas:
Palancas de primer género o de primer grado
Tiene el punto de apoyo entre la fuerza y la resistencia.
Palancas de segundo género o de segundo grado
Tienen la resistencia entre el punto de apoyo y la fuerza.
Palancas de tercer género o de tercer grado
Son las que tienen la fuerza entre el punto de apoyo y la resistencia.
Polea
La polea es una rueda que gira libremente alrededor de su eje, esta provista de un canal en su superficie para que sirva de guía a una cuerda, correa o cadena. A la que recibe o a la que le da el movimiento.y también se ve como una maquina simple,formada por una cuerda,cable,correa,cadena,etc.
F=R
Tipos de polea
Polea simple: Polea simple fija, polea simple móvil
Polea compuesta: Polipasto
Polea simple
polea simple fija
En las poleas fijas, las tensiones (fuerzas) a ambos lados de la cuerda son iguales (T1 = T2) por lo tanto no reduce la fuerza necesaria para levantar un cuerpo. Sin embargo permite cambiar el ángulo en el que se aplique esa fuerza y transmitirla hacia el otro lado de la cuerda.
polea simple móvil
La polea móvil no es otra cosa que una polea de gancho conectada a una cuerda que tiene uno de sus extremos anclado a un punto fijo y el otro (extremo móvil) conectado a un mecanismo de tracción.
Estas poleas disponen de un sistema armadura-eje que les permite permanecer unidas a la carga y arrastrarla en su movimiento (al tirar de la cuerda la polea se mueve arrastrando la carga).
Polea compuesta
Polipasto
Es una combinación de poleas fijas y móviles recorridas por una sola cuerda que tiene uno de sus extremos anclado a un punto fijo.
Mecanismos de transmisión circular
Tanto como el movimiento de entrada como el de salida son circulares. Tienen por objeto fundamental variar la velocidad, lo que hace que varíe el par (fuerza que realizan), en algunos casos sirven para transmitir el movimiento a ciertas distancias (correas y poleas).
Biela-manivela
Ambos sistemas (biela-manivela y excéntrica-biela) permiten convertir el movimiento giratorio continuo de un eje en uno lineal alternativo en el pie de la biela. También permite el proceso contrario: transformar un movimiento lineal alternativo del pie de biela en uno giratorio continuo en el eje al que está conectada la excéntrica o la manivela (aunque para esto tienen que introducirse ligeras modificaciones que permitan aumentar la inercia de giro).
