tecnología e informática y arte: junio 2012

lunes, 4 de junio de 2012

Máquinas compuestas

Las máquinas compuestas son una unión de varias maquinas simples, de forma que la salida de cada una de ellas está directamente conectada a la entrada de la siguiente hasta conseguir el efecto deseado.
La mayoría de los aparatos que utilizamos son máquinas compuestas.
Algunas sólo tienen elementos mecánicos, como una bicicleta, y en otras como los ordenadores, predominan los componentes electrónicos.
En una máquina compuesta, los elementos mecánicos están unidos entre sí de forma que el movimiento se transmite de unos a otros. Estos elementos suelen ser máquinas simples. Los elementos que se utilizan para transmitir el movimiento se llaman elementos de transmisión y los más frecuentes son:
La manivela: Es una barra doblada que puede girar y que transmite su movimiento normalmente a un eje. Los pedales de un triciclo son manivelas que transmiten el movimiento a las ruedas.
Los engranajes: Están formados por una rueda dentada o con muescas en la que encaja otro elemento. Cuándo la rueda gira, transmite el movimiento. Según la pieza que encaja.
De ruedas dentadas: Una rueda dentada encaja con otra y la hace girar. En ese caso, la segunda rueda gira en el sentido contrario. Muchos juguetes y algunos relojes funcionan mediante este mecanismo.
La manera más apropiada de comenzar este artículo será sin duda, en la medida que existe mucha gente que lo ignora, tratar de explicar sencilla y apropiadamente qué es, en realidad, una maquina compuesta. Pues bien: Dicha expresión ha de aplicarse a todo sistema de mecanismos en el que las distintas variables son, siempre, maquinas simples. Profundicemos un poco esta muy técnica definición.

Para poder entender lo que es una maquina compuesta debemos primero, antes que nada, saber a la perfección de qué hablamos cuando nos referimos a maquinas simples. Solo una vez que hayamos sido capaces de comprender cabalmente el funcionamiento de aquellas, seremos libres, entonces, de dar el siguiente paso; tratar de hacernos una idea bien clara de qué es lo que la palabra “sistema” en realidad, al fin y al cabo, quiere decir.
La palabra sistema está, hoy en día, en la boca de todo el mundo. Sin embargo, si uno se anima a preguntar por ahí, suele descubrir que son muy pocas las personas que efectivamente saber definir la palabra sistema. No todo lo que la gente suele llamar sistema es, en realidad, tal cosa. Despejemos entonces las dudas; es cosa bastante sencilla: Un sistema no es más que una interrelación de variables. O sea: consideramos variable a cualquier cosa que se pueda experimentar y medir y, luego, consideramos sistema a una interacción dada de variables.
La característica fundacional de todo sistema ha de ser, entonces, el hecho de que la alteración de alguna de sus variables implicará, entonces, sí o sí, la aliteración de, por lo menos, otra.

Vemos un ejemplo sencillo; un juego de ajedrez (es indistinto si el lector sabe o no jugar)Cuando se mueve una pieza, sea la que sea, ese movimiento produce una transformación en el sistema todo; todas las demás piezas pasan, inmediatamente, a verse alcanzadas por el cambio que implica la pieza movida. Así, el ajedrez es, de todos los divertimentos, el más sistémico de todos.

es como sale definitivamente a la luz el significado de la expresión maquina compuesta. Se trata de un sistema en el que cada una de las maquinas simples es, ni más ni menos, que un mecanismo, o sea, una variable. Analicemos, ahora que ya tenemos las cosas más claras, como funciona esta interrelación de variables mecánicas.

Ya lo dijimos; una maquina compuesta está constituida por varias (como mínimo dos) máquinas simples. Cada una de esas maquinas simples es un mecanismo del sistema; al recibir una determinada energía, la maquina simple produce transformaciones en la misma y luego, en ves de liberarla como resultado, la “pasa” a otra maquina simple que, a su vez, produce todavía más modificaciones. Construir una maquina compuesta significa poner en interrelación una determinada cantidad de maquinas simples.
Todo lo demás es cosa bastante obvia; si en una maquina compuesta falla alguna de las maquinas simples esto significará, consecuentemente, el fallo absoluto del sistema todo. La reparación de maquinas compuestas implica, entonces, saber encontrar cuál es, de todas, la maquina simple que está produciendo el problema. Cuando se soluciona el conflicto con el mecanismo particular, este vuelve a trabajar armoniosamente con los demás y así, todos juntos, restablecen la capacidad operativa del sistema (de la maquina compuesta). Cuantas más maquinas simples contenga el sistema, más compuesta será la maquina que dicho sistema implique.

Prácticamente todos los artefactos a que apelamos diariamente son, en realidad, forma más o menos complejas de maquinas compuestas. La video casetera y la motocicleta, las impresoras y las maquinas de secar la ropa. El mundo no sería lo que es sin el inapreciable trabajo de las maquinas compuestas.

¿Que es una maquina compuesta?

Son las que se componen de varias parte en general estas maquinas suelen ser grandes, ejemplos Un Caldero, Una termoeléctrica, una turbina, etc.

Conclusiones

- toda maquina compuesta esta formada por varias maquinas simples.

- toda maquina compuesta se adhiera a cualquier parte de una maquina grande.

http://www.youtube.com/watch?v=qSugspdaz3o

http://www.youtube.com/watch?v=hcszA50-B08&feature=related

Máquinas simples

Una máquina simple es un artefacto mecánico que transforma un movimiento en otro diferente, valiéndose de la fuerza recibida para entregar otra de magnitud, dirección o longitud de desplazamiento distintos a la de la acción aplicada.¹

En una máquina simple se cumple la ley de la conservación de la energía: «la energía ni se crea ni se destruye; solamente se transforma». La fuerza aplicada, multiplicada por la distancia aplicada (trabajo aplicado), será igual a la fuerza resultante multiplicada por la distancia resultante (trabajo resultante). Una máquina simple, ni crea ni destruye trabajo mecánico, sólo transforma algunas de sus características.

Las maquinas simples también pueden tener:

- Una cuña = transforma una fuerza vertical en dos horizontales antagonistas. El ángulo de la cuña determina la proporción entre las fuerzas aplicada y resultante, de un modo parecido al plano inclinado.

- Una palanca= es una barra rígida con un punto de apoyo, a la que se aplica una fuerza y que, girando sobre el punto de apoyo, vence una resistencia. Se cumple la conservación de la energía y, por tanto, la fuerza aplicada por su espacio recorrido ha de ser igual a la fuerza de resistencia por su espacio recorrido

- Un plano inclinado = se aplica una fuerza para vencer la resistencia vertical del peso del objeto a levantar. Dada la conservación de la energía, cuando el ángulo del plano inclinado es más pequeño se puede levantar más peso con una misma fuerza aplicada pero, a cambio, la distancia a recorrer será mayor.

- Y Una polea= transforma el sentido de la fuerza; aplicando una fuerza descendente se consigue una fuerza ascendente. El valor de la fuerza aplicada y la resultante son iguales, pero de sentido opuesto. En un polipasto la proporción es distinta, pero se conserva igualmente la energía.

Se denominan máquinas a ciertos aparatos o dispositivos que se utilizan para transformar o compensar una fuerza resistente o levantar un peso en condiciones más favorables.

Es decir, realizar un mismo trabajo con una fuerza aplicada menor, obteniéndose una ventaja mecánica.

Esta ventaja mecánica comporta tener que aplicar la fuerza a lo largo de un recorrido (lineal o angular) mayor. Además, hay que aumentar la velocidad para mantener la misma potencia.

Las primeras máquinas eran sencillos sistemas que facilitaron a hombres y mujeres sus labores, hoy son conocidas como máquinas simples.

La rueda, la palanca, la polea simple, el tornillo, el plano inclinado, el polipasto, el torno y la cuña son algunas máquinas simples. La palanca y el plano inclinado son las más simples de todas ellas.

En general, las maquinas simples son usadas para multiplicar la fuerza o cambiar su dirección, para que el trabajo resulte más sencillo, conveniente y seguro.

Son aparatos destinados a equilibrar unas fuerzas con otras y trasladar el punto de aplicación de unas aplicando ligeramente la intensidad de otras. En toda máquina simple se distinguen dos fuerzas:

(Q) Resistencia, que es la aplicada al cuerpo que se quiere mover

(F) Potencia, que representa la fuerza que debe actuar a fin de equilibrar la resistencia del cuerpo y desplazar su punto de aplicación.

Se puede medir el trabajo de las máquinas calculando el producto de la fuerza por la distancia recorrida, en su misma dirección. Por ejemplo, si una persona levanta una caja que pesa diez kilogramos a una altura de un metro y medio, ha hecho diez kilogramos por un metro y medio, o sea quince kilográmetros de trabajo.

Hoy en día existen máquinas de todas clases y tamaños, pero no importa cuán complejas puedan parecer, todas ellas son una combinación de vanas máquinas simples o modificaciones dé una máquina simple. Por máquina simple se entiende una máquina que se mueve por una sola fuerza.

¿Qué es una maquina simple?

es un artefacto mecánico que transforma un movimiento en otro diferente, valiéndose de la fuerza recibida para entregar otra de magnitud, dirección o longitud de desplazamiento distintos a la de la acción aplicada.

Conclusiones

-toda maquina simple es un artefacto que hace presión para apretar algo.

-toda maquina simple es un objetó sencillo que se utiliza para darle fuerza a algo.

http://www.youtube.com/watch?v=NigdvdBw4sA&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=wV01_KK8jz4&feature=related

Palanca

Es una máquina simple que tiene como función transmitir una fuerza y un desplazamiento. Está compuesta por una barra rígida que puede girar libremente alrededor de un punto de apoyo llamado fulcro.
Puede utilizarse para amplificar la fuerza mecánica que se aplica a un objeto, para incrementar su velocidad o la distancia recorrida, en respuesta a la aplicación de una fuerza.

El descubrimiento de la palanca y su empleo en la vida cotidiana proviene de la época prehistórica. Su empleo cotidiano, en forma de cigoñales, está documentado desde el tercer milenio a. C. –en sellos cilíndricos de Mesopotamia– hasta nuestros días. El manuscrito más antiguo que se conserva con una mención a la palanca forma parte de la Sinagoga o Colección matemática de Papús de Alejandría, una obra en ocho volúmenes que se estima fue escrita alrededor del año 340. Allí aparece la famosa cita de Arquímedes:
«Dadme un punto de apoyo y moveré el mundo».
Al heleno Arquímedes se le atribuye la primera formulación matemática del principio de la palanca.

Sobre la barra rígida que constituye una palanca actúan tres fuerzas:

La potencia: es la fuerza que aplicamos voluntariamente con el fin de obtener un resultado; ya sea manualmente o por medio de motores u otros mecanismos.

La resistencia: es la fuerza que vencemos, ejercida sobre la palanca por el cuerpo a mover. Su valor será equivalente, por el principio de acción y reacción, a la fuerza transmitida por la palanca a dicho cuerpo.

La fuerza de apoyo: es la ejercida por el fulcro sobre la palanca. Si no se considera el peso de la barra, será siempre igual y opuesta a la suma de las anteriores, de tal forma de mantener la palanca sin desplazarse del punto de apoyo, sobre el que rota libremente.

Brazo de potencia: la distancia entre el punto de aplicación de la fuerza de potencia y el punto de apoyo.
Brazo de resistencia: distancia entre la fuerza de resistencia y el punto de apoyo.

Palanca de primer genero:

En la palanca de primera clase, el fulcro se encuentra situado entre la potencia y la resistencia. Se caracteriza en que la potencia puede ser menor que la resistencia, aunque a costa de disminuir la velocidad transmitida y la distancia recorrida por la resistencia. Para que esto suceda, el brazo de potencia Bp ha de ser mayor que el brazo de resistencia Br.
Cuando lo que se requiere es ampliar la velocidad transmitida a un objeto, o la distancia recorrida por éste, se ha de situar el fulcro más próximo a la potencia, de manera que Bp sea menor que Br.
Ejemplos de este tipo de palanca son el balancín, las tijeras, las tenazas, los alicates o la catapulta (para ampliar la velocidad). En el cuerpo humano se encuentran varios ejemplos de palancas de primer género, como el conjunto tríceps braquial - codo - antebrazo.

Palanca de segundo genero:

En la palanca de segunda clase, la resistencia se encuentra entre la potencia y el fulcro. Se caracteriza en que la potencia es siempre menor que la resistencia, aunque a costa de disminuir la velocidad transmitida y la distancia recorrida por la resistencia.
Ejemplos de este tipo de palanca son la carretilla, los remos y el cascanueces.

Palanca de tercer genero:

En la palanca de tercera clase, la potencia se encuentra entre la resistencia y el fulcro. Se caracteriza en que la fuerza aplicada es mayor que la resultante; y se utiliza cuando lo que se requiere es ampliar la velocidad transmitida a un objeto o la distancia recorrida por él.
Ejemplos de este tipo de palanca son el quita grapas y la pinza de cejas; y en el cuerpo humano, el conjunto codo - bíceps braquial -antebrazo, y la articulación tempero mandibular.

Palanca de primer genero:

Palanca de segundo genero:

Palanca de tercer genero:

¿Cuántos tipos de palancas existen?

Existen tres tipos de palancas y esas son:
Palanca de primer genero
Palanca de segundo genero y
Palanca de tercer genero

Conclusiones

-las palancas sirven para dar movimiento

y también sirve para dar fuerza.

-las palancas también sirven para mover cosas

y objetos

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

http://www.youtube.com/watch?v=eqdJz8gL0CQ&feature=related

Plano inclinado

es una máquina simple que consiste en una superficie plana que forma un ángulo agudo con el suelo y se utiliza para elevar cuerpos a cierta altura.

Tiene la ventaja de necesitarse una fuerza menor que la que se emplea si levantamos dicho cuerpo verticalmente, aunque a costa de aumentar la distancia recorrida y vencer la fuerza de rozamiento.

Las leyes que rigen el comportamiento de los cuerpos en un plano inclinado fueron enunciadas por primera vez por el matemático Simón, en la segunda mitad del siglo XVI.

Para analizar las fuerzas existentes sobre un cuerpo situado sobre un plano inclinado, hay que tener en cuenta la existencia de varios orígenes en las mismas.

§ En primer lugar se debe considerar la existencia de una fuerza de gravedad, también conocida como peso, que es consecuencia de la masa (M) que posee el cuerpo apoyado en el plano inclinado y tiene una magnitud de M.g con una dirección vertical y representada en la figura por la letra G.

§ Existe además una fuerza normal (N), también conocida como la fuerza de reacción ejercida sobre el cuerpo por el plano como consecuencia de la tercera ley de Newton, se encuentra en una dirección perpendicular al plano y tiene una magnitud igual a la fuerza ejercida por el plano sobre el cuerpo. En la figura aparece representada por N y tiene la misma magnitud que F2= M.g.cosα y sentido opuesto a la misma.

§ Existe finalmente una fuerza de rozamiento, también conocida como fuerza de fricción (FR), que siempre se opone al sentido del movimiento del cuerpo respecto a la superficie, su magnitud depende tanto del peso como de las características superficiales del plano inclinado y la superficie en contacto del cuerpo que proporcionan un coeficiente de rozamiento. Esta fuerza debe tener un valor igual a F1=M.g.senα para que el cuerpo se mantenga en equilibrio. En el caso en que F1 fuese mayor que la fuerza de rozamiento el cuerpo se deslizaría hacia abajo por el plano inclinado. Por tanto para subir el cuerpo se debe realizar una fuerza con una magnitud que iguale o supere la suma de F1 + FR.

También permite subir objetos realizando menos fuerza. Para calcular la tensión de la cuerda que equilibra el plano, descomponemos las fuerzas y hacemos la sumatoria sobre cada eje. Es recomendable girar el sistema de ejes de tal forma que uno de ellos quede paralelo al plano. Con esto se simplifican las cuentas ya que la sumatoria de fuerzas en X tiene el mismo ángulo que la tensión que lo equilibra.

Para resolverlo dibujamos los ejes y las fuerzas aplicadas sobre el cuerpo. Tenemos el peso, la normal y la tensión de la cuerda. En este caso no consideramos el rozamiento.