Mecanismos

La palanca :
El hombre, desde los inicios de los tiempos ha ideado mecanismos que le permitan ahorrar energía y con ello lograr que sus esfuerzos físicos sea cada vez menores.

Entre los diversos mecanismos para hacer más eficientes sus esfuerzos se pueden citar las poleas, los engranajes y laspalancas.
La palanca es una máquina simple que se emplea en una gran variedad de aplicaciones.

Probablemente, incluso, las palancas sean uno de los primeros mecanismos ingeniados para multiplicar fuerzas. Es cosa de imaginarse el colocar una gran roca como puerta a una caverna o al revés, sacar grandes rocas para habilitar una caverna.

Con una buena palanca es posible mover los más grandes pesos y también aquellos que por ser tan pequeños también representan dificultad para tratarlos.

Se cuenta que el propio Galileo Galilei habría dicho: "Dadme un punto de apoyo y moveré el mundo". En realidad, obtenido ese punto de apoyo y usando una palanca suficientemente larga, eso es posible.

Las poleas se clasifican en 3 tipos :

Palancas 1 Grado , Palancas 2 Grado y Palancas 3 Grado. Su clasificación depende de la ubicación relativa del soporte , del punto de aplicación de la fuerza que aplicamos (Que se llama esfuerzo) y del punto de aplicación de la fuerza externa que resulta el esfuerzo (Que llamamos peso y resistencia).


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.)






TAREA: Palancas
¿Encontrar la clave mas simples para diferenciar y explicar cuando una Palanca de Primer, Segundo y Tercer Grado?
Se diferencian en que sus 3 partes principales :
El punto de apoyo, la fuerza y la resistencia están desordenados pero siempre estan presentes
Las de primer grado tienen el punto de apoyo entre la fuerza y la resistencia ; las de segundo grado tienen la resistencia entre el punto de apoyo y la fuerza, y las de tercer grado tienen la fuerza entre el punto de apoyo y la resistencia .
Más que nada se sabe que la diferencia entre las palancas es por la posición del punto de apoyo,la resistencia y la fuerza.

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Mecanismos de transmisión lineal del movimiento:
En este caso, el tipo de movimiento que tiene el elemento de entrada del mecanismo (elemento motriz) coincide con el tipo de movimiento que tiene el elemento de salida (elemento conducido).
Los mecanismos de transmisión pueden ser, a su vez, agrupados en dos grandes grupos:
Mecanismos de transmisión circular: En este caso, el elemento de entrada y el elemento de salida tienen movimiento circular. Ejemplo: Los sistemas de engranajes.
Mecanismos de transmisión lineal: En este caso, el elemento de entrada y el elemento de salida tienen movimiento lineal. Ejemplo: La palanca.
Sistemas de poleas:
Una polea es una rueda que tiene un ranura o acanaladura en su periferia, que gira alrededor de un eje que pasa por su centro. Esta ranura sirve para que, a través de ella, pase una cuerda que permite vencer una carga o resistencia R, atada a uno de sus extremos, ejerciendo una potencia o fuerza F, en el otro extremo. De este modo podemos elevar pesos de forma cómoda e, incluso, con menor esfuerzo, hasta cierta altura. Es un sistema de transmisión lineal puesto que resistencia y potencia poseen tal movimiento.
Podemos distinguir tres tipos básicos de poleas:
a) Polea fija: Como su nombre indica, consiste en una sola polea que está fija a algún lugar. Con ella no se gana en Fuerza, pero se emplea para cambiar el sentido de la fuerza haciendo más cómodo el levantamiento de cargas al tirar hacia abajo en vez de para arriba, entre otros motivos porque nos podemos ayudar de nuestro propio peso para efectuar el esfuerzo. La fuerza que tenemos que hacer es igual al peso que tenemos que levantar (no hay ventaja mecánica) F=R. Así, por ejemplo, si deseo elevar una carga de 40 kg de peso, debo ejercer una fuerza en el otro extremo de la cuerda de, igualmente, 40 kg.
b) Polea móvil: Es un conjunto de dos poleas, una de las cuales es fija, mientras que la otra es móvil. La polea móvil dispone de un sistema armadura-gancho que le permite arrastrar la carga consigo al tirar de la cuerda. La principal ventaja de este sistema de poleas es que el esfuerzo que se emplea para elevar la carga representa la mitad del que haría si emplease una polea fija. Así, por ejemplo, si quisiera elevar una carga de 40 kg de peso, basta con ejercer una fuerza de tan sólo 20 kg.



Polipasto: Este mecanismo está formado por grupos de poleas fijas y móviles, cada uno de ellos formado a su vez por un conjunto de

Polipasto
poleas de diámetro decreciente y ejes paralelos entre sí que se montan sobre la misma armadura, de modo que existe el mismo número de poleas fijas que móviles.
El extremo de la cuerda se sujeta al gancho de la armadura fija y se pasa alternativamente por las ranuras de las poleas —de menor a mayor diámetro en el caso del polispasto— comenzando por la del grupo móvil y terminando en la polea fija mayor o extrema donde quedará libre el tramo de cuerda del que se tira. La expresión que nos indica el esfuerzo que se debe realizar para vencer una carga (o resistencia) es las siguiente:

siendo n el número de poleas fijas del polipasto.

TAREA: Calcular y Demostrar que Tipo de Polipasto Utilizar para usar menor Fuerza

Polipasto: Tipo I: Una polea fija y varias móviles -> F=R/2 elevado a nTipo II: Misma cantidad de poleas fijas y móviles -> F=R/2*nPregunta: ¿Qué Tipo de Polipasto debo Utilizar para usar menor Fuerza para levantar un objeto pesado?Datos: utilizar igual cantidad de poleas.Se pide:1) Elegir un Tipo2) Argumentar porque de la elección3) Demostrar a través de cálculos la elección.

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PRIMERA PARTE:

(Se asumirán Polipastos de 4 poleas)

1.- Considerando 1 polea Fija y 3 móviles:

Tipo I: F = R/2^n ; aqui "n" representa el numero de poleas móviles.

F=120N/2 ^3 (al cubo) = 120/2x2x2 = 120/8

F=15N


2.-Considerando 2 poleas fijas y 2 móviles

Tipo II: F/2xn ; aquí "n" representa el numero de poleas por grupo.

F=120N/2x2 = 120N/4 = F=30N:

Respuesta: Con el sistema Tipo I de una poleas fija y 3 móviles se utiliza menos fuerza para levantar el objeto.


SEGUNDA PARTE:

Al hacer el análisis con sistema de 4 poleas, en que se tenga 1 polea fija y 3 móviles, y otro con igual cantidad de poleas fijas y

móviles (2) se concluye:


La mayor eficiencia se logra, dependiendo de la cantidad de poleas móviles, para el caso de sistemas con igual numero de poleas,

por cuanto Tipo I = 15 newton Tipo II = 30 newton.Esto quiere decir que con el sistema de una polea fija y 3 móviles, solo requiere de

la necesidad de aplicar una fuerza de 15 newton para levantar o sostener un peso de 120 newton.

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Mecanismos de transmisión circular del movimiento :

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.



Todas las máquinas tienen mecanismos como palancas, engranajes, poleas, etc. Estos mecanismos transmiten el impulso que proviene del motor, y pueden cambiar la velocidad o el tipo de movimiento respecto al motor.


Ruedas de fricción:

Sistema de transmisión por ruedas de fricción
Este mecanistmo de transmisión circular consiste en dos o más ruedas que se tocan entre sí montadas sobre ejes paralelos, de modo que, mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas, es posible transmitir el movimiento giratorio entre los ejes, modificando, no sólo las características de velocidad, sino también el sentido de giro.


Sistema simple de poleas con correa:
El sistema de poleas con correa más simple consiste en dos poleas situadas a cierta distancia, que giran a la vez por efecto del rozamiento de una correa con ambas poleas. Las correas suelen ser cintas de cuero flexibles y resistentes. Es este un sistema de transmisión circular puesto que ambas poleas poseen movimiento circular.



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.

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