ÍNDICE ÍNDICE: INTRODUCION……………………………………… …………………………………….. INTRODUCION…………………………………………………………………………… 3 CONCEPTOS FUNDAMENTALES………………………………………………………4 PROBLEMAS DE APLICACIÓN…………………………………………………..…..…5 HISTORIA DE LAS MAQUINAS SIMPLES ………….……………………………...….8 ………….………………………… …...….8 HISTORIA DE LA PALANCA PALANCA ………………………………… …………………………………………………………..10 ………………………..10 HISTORIA DEL TORNILLO TORNILLO ……………………………………………………………11 ……………………………… ……………………………11 HISTORIA DEL PLANO INCLINADO …………………………………………………12 HISTORIA DE LA POLEA …………………………………… ………………………………………………………………13 …………………………13 TIPOS DE MAQUINAS SIMPLES …………………………………………………..….15 PLANO INCLINADO………………………………………………………………….…1 INCLINADO……………………………………… ………………………….…1 TORNO…………………………………………………………………………………….18 TORNILLOS …………………………………………………………………………….18 CU!A ……………………………………………………………………………………..1" Página 2 de 36
ÍNDICE ÍNDICE: INTRODUCION……………………………………… …………………………………….. INTRODUCION…………………………………………………………………………… 3 CONCEPTOS FUNDAMENTALES………………………………………………………4 PROBLEMAS DE APLICACIÓN…………………………………………………..…..…5 HISTORIA DE LAS MAQUINAS SIMPLES ………….……………………………...….8 ………….………………………… …...….8 HISTORIA DE LA PALANCA PALANCA ………………………………… …………………………………………………………..10 ………………………..10 HISTORIA DEL TORNILLO TORNILLO ……………………………………………………………11 ……………………………… ……………………………11 HISTORIA DEL PLANO INCLINADO …………………………………………………12 HISTORIA DE LA POLEA …………………………………… ………………………………………………………………13 …………………………13 TIPOS DE MAQUINAS SIMPLES …………………………………………………..….15 PLANO INCLINADO………………………………………………………………….…1 INCLINADO……………………………………… ………………………….…1 TORNO…………………………………………………………………………………….18 TORNILLOS …………………………………………………………………………….18 CU!A ……………………………………………………………………………………..1" Página 2 de 36
INTRODUCCIÓN Por qué el ser humano ha inen!a"o las m#quinas$ %De&ini'i(n "e Te'nolo)*a+ ,Con-un!o "e 'ono'imien!os 'ien!*&i'os . !é'ni'os que /ermi!en al ser humano "esarrollar i"eas que resuelan sus /ro0lemas1 ha'ien"o su i"a m#s '(mo"a . sen'illa23as m#quinas sim/les son !o"os aquellos me'anismos 'ons!i!ui"os /or un o/era"or . "ise4a"os /ara reali5ar un !ra0a-o2 Al usar m#quinas1 el !ra0a-o se reali5a "e &orma m#s '(mo"a1 /ero6%Cu#n!o es&uer5o !en)o que ha'er$ Si he "e a/li'ar menor &uer5a que la que !en)o que en'er1 la m#quina /resen!a en!a-a me'#ni'a2 Si he "e a/li'ar m#s &uer5a que la que !en)o que en'er1 la m#quina /resen!a "esen!a-a me'#ni'a2Una m#quina sim/le es un "is/osi!io "ise4a"o /ara sim/li&i'ar la reali5a'i(n "e!ra0a-o o la !rans&eren'ia "e ener)*a2 E-em/los "e m#quinas sim/les son la /olea1 la/alan'a1 el !ornillo1 el /lano in'lina"o1 e!'2En es!a /r#'!i'a se es!u"iar#n "i&eren!es 'om0ina'iones "e /oleas . se 'ara'!eri5ar#la en!a-a que /ue"e re/resen!ar su uso2 Para ello us!e" "e!erminar# la en!a-ame'#ni'a . la e&i'ien'ia "e "i&eren!es 'om0ina'iones "e /oleas2 3a /olea &i-a es aquella que no 'am0ia "e si!io1 solamen!e )ira alre"e"or "e su /ro/ioe-e2 Se usa1 /or e-em/lo1 /ara su0ir o0-e!os a los e"i&i'ios o sa'ar a)ua "e los /o5os2En 'am0io1 la m(il1 a"em#s "e que )ira alre"e"or "e su e-e1 !am0ién se "es/la5a23as /oleas m(iles /ue"en /resen!ar moimien!os "e !rasla'i(n . ro!a'i(n2El ro!a 'i(n2El &un'ionamien!o "e 'ualquier m#quina sim/le es esen'ialmen!e el mismo+ una &uer5a 7 reali5a un !ra0a-o so0re una m#quina2 Como 'onse'uen'ia1 la m#quina e-er'e una &uer5a T 8)eneralmen!e ma.or que 79 Página 3 de 36
so0re su en!orno2 En 'uan!o a la ener)*a1 la m#quina re'i0e una 'an!i"a" "e !ra0a-o :7 8el !ra0a-o reali5a"o /or 79 . en!re)a un!ra0a-o :T 8el !ra0a-o reali5a"o /or T92 Si la m#quina &uese i"eal1 es "e'ir1 si no"isi/ara la ener)*a que re'i0e1 el Prin'i/io "e Consera'i(n "e la Ener)*a o0li)ar*a a que lo "os !ra0a-os &ueran i)uales+ :T ; :7 8<9
1)
CONCEPTOS FUNDAMENTALES
Son "os las &uer5as im/or!an!es en 'ualquier m#quina sim/le+ el es&uer5o . la 'ar)a2 El es&uer5o 8llama"o a e'es /o!en'ia9 es la &uer5a que se a/li'a a la m#quina . la 'ar)a 8llama"a a e'es resis!en'ia9 es la &uer5a que la m#quina su/era al reali5ar !ra0a-o =!il2 As*1 /or e-em/lo1 'uan"o se usa un 'as'anue'es1 el es&uer5o lo /ro/or'iona nues!ra mano al a/re!ar las !ena5as1 . la 'ar)a 'orres/on"e a la &uer5a el#s!i'a "e la nue5 que se /ar!e2 De0e a'lararse que la ma)ni!u" /or lo )eneral "el es&uer5o . el "e la 'ar)a no son i)uales2 De he'ho la ma.or*a "e las m#quinas sim/les se u!ili5an en si!ua'iones "on"e la 'ar)a es ma.or que el es&uer5o2 3a 'a/a'i"a" "e una m#quina /ara moer una 'ar)a se "es'ri0e /or me"io "e su en!a-a me'#ni'a 8>?9+ >? @ 'ar)a es&uer5o 8<9 O!ro /ar#me!ro "e )ran in!erés rela'iona"o 'on las m#quinas es la e&i'ien'ia 8e9+ e @ 8Tra0a-o =!il /ro"u'i"o9 8Tra0a-o suminis!ra"o9 89Es /osi0le que la en!a-a me'#ni'a "e una m#quina sea )ran"e . que1 sin em0ar)o1 su e&i'ien'ia sea 0a-a2 To"as las m#quinas sim/les !en"r*an e&i'ien'ias 'er'anas al < "e no ser /or el ro5amien!o /or "esli5amien!o . ro"amien!o2 Cuan"o el ro5amien!o es mu. )ran"e 'omo en el 'aso "e la 'u4a o el !ornillo1 la e&i'ien'ia /ue"e ser =ni'amen!e "el < o menor2 Sin Página 4 de 36
em0ar)o en las /alan'as1 as* 'omo en las rue"as . los e-es1 "on"e el ro5amien!o es 0a-o1 es /osi0le que la e&i'ien'ia se a/roime al FF2 Se /ier"e !am0ién un /o'o "e e&i'ien'ia a 'ausa "e la "e&orma'i(n el#s!i'a "e la m#quina 0a-o 'ar)a2 No o0s!an!e1 en la ma.or /ar!e "e los 'asos1 és!e es es un e&e'!o m*nimo2 Un !er'er /ar#me!ro "e in!erés es la en!a-a "e elo'i"a" 8>>9+ >> @ 8elo'i"a" al'an5a"a /or la 'ar)a9 89
8>elo'i"a" "el /un!o "e a/li'a'i(n "el es&uer5o9 El alor "e la >> 'oin'i"e 'on el 'o'ien!e en!re los "es/la5amien!os reali5a"os /or la 'ar)a . el /un!o "e a/li'a'i(n "el es&uer5o en un 'ier!o !iem/o !2De0emos "e'ir que una >? al!a 8ma.or que la uni"a"9 im/li'a normalmen!e una >> 0a-a 8menor que la uni"a"9 . i'eersa1 .a que se /ue"e "emos!rar que se 'um/le que+ >?>> ; e 89 PA3ANCAS Una /alan'a 'onsis!e sim/lemen!e en una 0arra r*)i"a que )ira en !orno a al)=n /un!o a lo lar)o "e la misma2 El /un!o "e /io!e se 'ono'e 'on el nom0re "e &ul'ro o /un!o "e a/o.o . no es en és!e "on"e se a/li'a el es&uer5o . la 'ar)a2 Son /osi0les 'on&i)ura'iones "is!in!as que se "enominan /alan'as "e /rimer1 se)un"o . !er'er )énero2 En una /alan'a "e /rimer )énero1 el es&uer5o . la 'ar)a se en'uen!ran en la"os o/ues!os "el /un!o "e a/o.oE-em/los+ /a!a "e 'a0ra . !ena5as2En una /alan'a "e se)un"o )énero1 la 'ar)a se 'olo'a en!re el es&uer5o . el /un!o "e a/o.o2E-em/lo+ 'arre!illa2En una /alan'a "e !er'er )énero1 el es&uer5o se si!=a en!re la 'ar)a . el /un!o "e a/o.o2 Es!as /alan'as no son !an 'omunes 'omo las "e /rimer . se)un"o )énero2E-em/los+ !ena'illas . an!e0ra5o humano2 3a "is!an'ia /er/en"i'ular en!re el /un!o "e a/o.o . la l*nea "e a''i(n "el es&uer5o se "enomina 0ra5o "e /alan'a e&e'!io1 en !an!o que la "is!an'ia en!re el /un!o "e a/o.o . la l*nea "e a''i(n "e la 'ar)a se "enomina 0ra5o "e 'ar)a e&e'!io2 Se /ue"e "emos!rar que la en!a-a me'#ni'a /ara los !res !i/os "e /alan'as iene "a"o /or la si)uien!e e/resi(n+
Página 5 de 36
2) PROBLEMAS DE APLICACIÓN. 2<9 Una /alan'a es!# /rois!a "e un 0ra5o e&e'!io "e JF 'm "e un 0ra5o "e 'ar)a e&e'!io "e 2 'm2 %Cu#l es la en!a-a me'#ni'a si la e&i'ien'ia es+ a9 'asi "el < 1 09 FK1 '9 F $2 Solu'iones+ a9 >? ; KL 09 09 >? ; ML '9 '9 >? ; 2 29 Qué 'ar)a /ue"e lean!ar la /alan'a que se mues!ra en el "i0u-o su/onien"o que la e&i'ien'ia es 'er'ana al < . que el hom0re !iene una masa "e KJ )$ Solu'i(n+ < )
%Es /osi0le que la >? "e una /alan'a sea menor que <$2 O0seran"o la e/resi(n 89 emos que es!o /asa siem/re que el 0ra5o "e /alan'a e&e'!io es m#s 'or!o que el 0ra5o "e 'ar)a e&e'!io1 he'ho que o'urre1 /or e-em/lo1 en !o"as las /alan'as "e !er'er )énero2%Para qué nos /ue"e serir una /alan'a "e es!as 'ara'!er*s!i'as$2 O'urre que en al)unas m#quinas que 'uen!an 'on /ar!es m(iles nos in!eresa m#s la elo'i"a" 8es "e'ir1 la en!a-a "e elo'i"a"9 que la en!a-a me'#ni'a2 As*1 /or e-em/lo1 el an!e0ra5o humano es una /alan'a "e !er'er )énero 'on una >? menor que la uni"a"2 Es mu. "i&*'il sos!ener un /eso "uran!e un lar)o /erio"o "e !iem/o /orque la >? es "emasia"o /eque4a2 Sin em0ar)o1 el -ue)o "el an!e0ra5o /ermi!e lan5ar una /elo!a "e 0eis0ol a < mh1 elo'i"a" mu. su/erior a la "e la 'on!ra''i(n "e los m=s'ulos2 >? ; e 80ra5o "e /alan'a e&e'!io 89 0ra5o "e 'ar)a e&e'!io9
29 Se requiere una /alan'a "e se)un"o )énero 'on una >? "e K22 3a e&i'ien'ia es 'asi "el < . la lon)i!u" "el 0ra5o "e 'ar)a "e0e ser "e <2K 'm2 a9 %A qué "is!an'ia "el /un!o "e a/o.o "e0e a/li'arse el es&uer5o$ Página 6 de 36
09 %Qué 'ar)a se moer# 'on un es&uer5o "e <2MN$ Solu'iones+ a9 << 'mL
09 <2< N
29 en una /olea "on"e la 'ar)a . el es&uer5o !oman un alor "e < N2 3a e&i'ien'ia "e la /olea es!# "e!ermina"a /rin'i/almen!e /or el ro5amien!o "el 'o-ine!e2 Son ha0i!uales e&i'ien'ias al!as1 in'luso su/eriores al F2En la &i)ura "e la i5quier"a o0seramos un sis!ema "e /oleas llama"o /oli/as!o2 3a /olea su/erior se &i-a a un so/or!e es!a'ionario1 en !an!o que la /olea in&erior se muee 'on la 'ar)a2 Es ei"en!e que en es!as 'on"i'iones las "os se''iones /aralelas "e 'a0le so/or!an la 'ar)a 8"e < N91 so/or!an"o 'a"a una "e ellas una !ensi(n "e N2 El es&uer5o es en es!e 'aso 3a en!a-a me'#ni'a "e un /oli/as!o iene "a"a /or+ >? ; 8e9 8n "e 'uer"as9 8n "e 'uer"as9 8M9Al !érmino e 8n "e 'uer"as9 se le "enomina e&i'ien'ia !o!al2 !enemos un /oli/as!o "e 'uer"asL /or lo !an!o1 en la ealua'i(n "e la e/resi(n 8M91 resul!a ei"en!e que el n "e 'uer"as ; 2
Página 7 de 36
? "e !orsi(n /ro"u'i"o ; 8e&i'ien'ia "el 'o-ine!e9 8J9
29 Un /oli/as!o es!# &orma"o /or 'ua!ro /oleas . 'ua!ro 'uer"as "eso/or!e2 Ca"a una "e las /oleas !iene una e&i'ien'ia "el FM . el sis!ema se u!ili5a /ara lean!ar una 'ar)a "e
2M9 Se requiere un /oli/as!o 'on una >? "e 2 /or lo menos2 3a e&i'ien'ia "e las /oleas es "el FK2 %Cu#n!as 'uer"as "e so/or!e se ne'esi!an$ Solu'i(n+ RUEDA EECuan"o una rue"a )ira li0remen!e so0re un 'o-ine!e1 &un'iona 'omo una /olea1 si!ua'i(n ra"i'almen!e "is!in!a a la "e una rue"a 'one'!a"a r*)i"amen!e a un e-e "e manera que los "os )iren -un!os2 3a rue"a . el e-e /ue"en u!ili5arse /ara )enerar una )ran en!a-a me'#ni'a /or e-em/lo un "es!ornilla"or o el olan!e "e "ire''i(n "e un au!om(il9 o1 en sen!i"o o/ues!o1 /ara /ro"u'ir una )ran en!a-a "e elo'i"a" 8/or e-em/lo1 el -ue)o "e la rue"a "en!a"a . /e"ales "e una 0i'i'le!a92 3a >? "e la rue"a . el e-e iene "a"a /or la si)uien!e e/resi(n en la que D re/resen!a al "i#me!ro+ >? ; 8e&i'ien'ia "el 'o-ine!e98D rue"aD e-e9 8K9Por o!ro la"o1 el momen!o "e !orsi(n /ro"u'i"o es el /ro"u'!o "e la 'ar)a /or el ra"io "e la rue"a o el e-e 8se)=n "on"e se en'uen!re a'o/la"a la 'ar)a91 mien!ras que el momen!o "e !orsi(n suminis!ra"o es el /ro"u'!o "el es&uer5o /or el ra"io "e la rue"a o el e-e 8se)=n "on"e se en'uen!re a'o/la"a el es&uer5o92
Am0os /ar#me!ros es!#n rela'iona"os me"ian!e+ 8? "e !orsi(n suminis!ra"o9Un e-em/lo 'l#si'o "e rue"a . e-e es el mala'a!e1 u!ili5a"o /ara elear 'on 'omo"i"a" 8a''ionan"o una maniela9 . a lo lar)o "e "is!an'ias rela!iamen!e )ran"es 'uer/os mu. /esa"os 2En es!e 'aso el es&uer5o se a/li'a en &orma /er/en"i'ular a Página 8 de 36
la maniela1 . 'omo és!a se muee en '*r'ulo1 re/resen!a en e&e'!o una rue"a2 El !am0or 8es "e'ir1 el 'ilin"ro "on"e se enrolla el 'a0le9 es el e-e2
3) HISTORIA DE LAS MÁQUINAS SIMPLES 3as /rimeras m#quinas inen!a"as o u!ili5a"as /or la humani"a" &ueron "e !e'nolo)*a me'#ni'a . sen'illa1 reali5an"o un !ra0a-o 'on una &uer5a manual a/li'a"a menor2 El nom0re "e m#quina sim/le /ro'e"e "e los &il(so&os "e la an!i)ua Gre'ia2 En el si)lo A2C21 el ma!em#!i'o e inen!or1 Arqu*me"es "e Sira'usa es!u"i( la en!a-a me'#ni'a "e la /alan'a1 la /olea . el !ornillo2 ?#s !ar"e o!ros &il(so&os )rie)os a4a"ieron o!ras m#quinas sim/les2 Her(n "e Ale-an"r*a 8<K A2C29 'lasi&i'a m#quinas sim/les+ /alan'a1 /olea1 !ornillo1 'u4a . !orno2 Se)=n o!ros au!ores1 los &il(so&os "e la an!i)e"a" llama0an las 'in'o )ran"es a las 'in'o m#quinas sim/les si)uien!es+ el /lano in'lina"o1 la 'u4a1 el !ornillo1 la /alan'a . la rue"a2 Con e'e/'i(n "e la rue"a1 las o!ras 'ua!ro )ran"es eran 'ono'i"as /osi0lemen!e "es"e el Paleol*!i'o2 3a rue"a !iene una his!oria es/e'ial2 3as seis m#quinas sim/les 'l#si'as que se "e&inieron "uran!e el Rena'imien!o 8si)los VI> al V>II9 &ueron+ la /alan'a1 la /olea1 el /lano in'lina"o1 rue"a . e-e 8!orno91 'u4a . el !ornillo2 Aunque /o"emos 'onsi"erar que !o"as ellas "erian "e !res &un"amen!ales+ la /alan'a1 el /lano in'lina"o . la /olea 8rue"a92
que 'orres/on"e a la 'ons!ru''i(n "e las ie-*simas /ir#mi"es "e E)i/!o2
Des"e !iem/os mu. remo!os el hom0re ha 0us'a"o la manera "e resoler los /ro0lemas que se le /resen!an2 3a 'a5a1 la /es'a . la re'ole''i(n "e &ru!as . le)um0res &ueron a'!ii"a"es ne'esarias /ara so0reiir . /ara reali5arlas 'on ma.or e&i'ien'ia &ue ne'esario el em/leo "e "iersos u!ensilios2 Des'u0rieron que 'on una rama "o0la"a . su-e!a "e sus e!remos /or una 'uer"a es!ira"a1 /o"*an lan5ar una &le'ha a )ran "is!an'ia 3os /rimeros u!ensilios &ueron o0-e!os 'omo lan5as1 ar'os1 &le'has1 ha'has1 'u'hillos1 e!'é!era2 Cuan"o se "ieron 'uen!a "e que el ar'o1 las rue"as . las /alan'as les a.u"a0an a moer m#s 'ilmen!e las 'osas1 se ini'i( el uso "e las m#quinas2 En las 'omuni"a"es /rimi!ias1 los humanos se a)ru/a0an /ara 'a5ar . ha'er a'!ii"a"es 'a"a e5 m#s 'om/li'a"as 'on a.u"a "e las m#quinas sim/les2 Se "ii"*an el !ra0a-o . los 0ene&i'ios o0!eni"os eran /ara !o"os2 Al or)ani5arse1 "esarrollaron el len)ua-e1 lo que les siri( /ara 'omuni'arse
me-or2 Página 11 de 36
7ue en!on'es 'uan"o los )ru/os humanos inen!aron m#quinas sim/les1 que &un'ionan 'omo e!ensi(n "e sus manos1 u4as . "ien!es+ ro'as a&ila"as1 'omo 'u'hillos1 ins!rumen!os "e ma"era /ara 'aar1 ar/ones 'on /un!as a)u"as "e hueso . mu'has o!ras2 En es!os ins!rumen!os1 la ener)*a es /ro/or'iona"a /or los m=s'ulos "e la /ersona que los u!ili5(L la &uer5a que "e0e a/li'ar /ara reali5ar un !ra0a-o &*si'o es menor1 si em/lea sus m#quinas ru"imen!arias que si no lo ha'e2 El uso "e es!as herramien!as /ermi!i( el "esarrollo "e la 'a5a . la /es'a .1 'omo 'onse'uen'ia1 &ue /osi0le o0!ener una alimen!a'i(n m#s aria"a2
3.1) HISTORIA DE LA PALANCA Es una m#quina sim/le &orma"a /or una 0arra r*)i"a o in"e&orma0le1 )ira so0re un /un!o "e a/o.o . sire /ara en'er una &uer5a )ran"e 8resis!en'ia9 me"ian!e una &uer5a a/li'a"a 8/o!en'ia9 mu'ho menor2 Se le llama Bra5o "e /o!en'ia 8B/9 a la "is!an'ia que ha.a en!re el /un!o "e a/o.o . el /un!o en que se a/li'a la /o!en'ia Se le llama Bra5o "e resis!en'ia 8Br9 a la "is!an'ia en!re el /un!o "e a/o.o . el /un!o "on"e a'!=a la &uer5a que "e0e en'erse2 Con las /alan'as se mueen o0-e!os1 se /ue"en se/arar1 lean!ar1 0a-ar o -un!ar Una /alan'a es mu'ho mas e&i'a5 'uan"o su 0ra5o "e /o!en'ia es mu'ho
?a.or 0ra5o "e resis!en'ia
Página 12 de 36
3.2) HISTORIA DEL TORNILLO Un !ornillo es un /lano in'lina"o enrolla"o alre"e"or "e un 'ilin"ro1 'omo se /ue"e o0serar en el llama"o TORNI33O AWREO inen!a"o /or 3eonar"o2 3os !ornillos que en'on!ramos en 'ualquier rin'(n "e nues!ra 'asa &un'ionan 'on es!e /rin'i/io2 El !ornillo1 al)o m#s que una m#quina sim/le2 Uno "e los inen!os que hi5o )irar el rum0o "e la humani"a"1 /or mu. /eque4o e insi)ni&i'an!e que /are5'a1 &ue el !ornillo2 Es!a m#quina sim/le1 "eria"a "el /lano in'lina"o1 &ue inen!a"o /or el )rie)o Arqui!as "e Taren!o1 &il(so&o /i!a)(ri'o1 ma!em#!i'o . ami)o "e Pla!(n que ii( en!re los a4os . M an!es "e Cris!o2 A él !am0ién se "e0e o!ro "e los )ran"es inen!os "el hom0re1 la /olea2 Casi !o"o lo que usamos es!# 'ons!i!ui"o o &ue 'ons!rui"o /or un !ornillo1 un no!a0le in)enio que /ermi!i( unir 'osas "e manera r#/i"a1 /o'o es&or5a"a . /re'isa2 A lo lar)o "e su e!ensa i"a1 el !ornillo ha su&ri"o no!a0les mo"i&i'a'iones has!a 'onse)uir el as/e'!o 'on el que ho. lo 'ono'emos2 El /rimero que /uso sus 'ono'imien!os al seri'io "el !ornillo &ue el 'ien!*&i'o . ma!em#!i'oArqu*me"es 8JK< a2'291 /er&e''ionan"o el inen!o has!a lle)ar a u!ili5arlo /ara elear a)ua2 Tam0ién se le a!ri0u.e a Arqu*me"es el !ornillo sin &in1 'ono'i"o as* /orque1 'omo su /ro/io nom0re in"i'a no !en*a &in1 "a0a uel!as . uel!as sin al'an5ar un &inal2 En el si)lo III an!es "e Cris!o1 los !ornillos eran )ran"es ar!ilu)ios "e ma"era que se u!ili5a0an /ara sa'ar a)ua2 Uno "e los a/ara!os m#s an!i)uos que u!ili5aron !ornillos /ara ha'er /resi(n &ue una /rensa /ara ro/a he'ha /or los romanos2 Tam0ién se u!ili5aron las /rensas /ara ha'er a'ei!e "e olia . ino2 Duran!e la E"a" ?e"ia se a/li'( el mismo /rin'i/io a la im/ren!a . a ese "ia0(li'o a/ara!o "e !or!ura llama"o em/ul)uera2 En es!a é/o'a1 !o"a*a no se 'ono'*a el !ornillo 'om=n
Página 13 de 36
'omo /eque4o ins!rumen!o "e &i-a'i(n2
3.3) HISTORIA DELPLANO INCLINADO El /lano in'lina"o es una su/er&i'ie /lana que &orma 'on o!ra un #n)ulo mu. a)u"o 8mu'ho menor "e F92 En la na!urale5a a/are'e en &orma "e ram/a1 /ero el ser humano lo ha a"a/!a"o a sus ne'esi"a"es ha'ién"olo m(il1 'omo en el 'aso "el ha'ha o "el 'u'hillo2 El /lano in'lina"o es el /un!o "e /ar!i"a "e un nu!ri"o )ru/o "e o/era"ores . me'anismos 'u.a u!ili"a" !e'nol()i'a es in"is'u!i0le2 Sus /rin'i/ales a/li'a'iones son !res+ Se em/lea en &orma "e ram/a /ara re"u'ir el es&uer5o ne'esario /ara elear una masa 8'arre!eras1 su0ir )ana"o a 'amiones1 a''eso a )ara-es su0!err#neos1 es'aleras22292 En &orma "e héli'e /ara 'oner!ir un moimien!o )ira!orio en lineal 8!ornillo "e Arqu*me"es1 !ornillo1 sin&*n1 héli'e "e 0ar'o1 !o0era2229 En &orma "e 'u4a /ara a/re!ar 8su-e!ar /uer!as /ara que no se 'ierren1 ensam0lar /ie5as "e ma"era22291 'or!ar 8'u'hillo1 !i-era1 sierra1 serru'ho2229 . se/arar o a0rir 8ha'ha1 ara"o1 &orm(n1 a0rela!as22292
Página 14 de 36
3.4) HISTORIA DE LA POLEA la his!oria "e los as'ensores se ini'i( 'on la inen'i(n "e la /olea /or /ar!e "el ma!em#!i'o arqu*me"es1 en el si)lo iii a2'2 es!a m#quina sim/le se /ue"e "is/oner "e mu."is!in!as &ormas 8sim/le &i-a1 sim/le m(il1 /oli/as!o91 !ransmi!ien"o las &uer5as inolu'ra"as "e una &orma "i&eren!e2 los /rimeros as'ensores u!ili5a0an sis!emas "e /oleas /ara elear mer'an'*as1"e ah* el nom0re "e mon!a'ar)as2 eis!en "os !i/os "e as'ensores+ los hi"r#uli'os u oleo"in#mi'osL . los elé'!ri'os 8m#s ha0i!uales91 que u!ili5an el sis!ema "e /olea "e !ra''i(n 'on 'on!ra/eso/ara minimi5ar el es&uer5o "el mo!or2 arqu*me"es "e sira'usa !am0ién &ue el inen!or "e las /oleas 'om/ues!as1 0asa"a en el /rin'i/io "e la /alan'a1 em/le#n"ola /ara moer un )ran 0ar'o /arasor/resa "el es'é/!i'o hier(n2 el em/e4o "el re. hier(n era la 'ons!ru''i(n "e una )ran &lo!a e hi5o 'ons!ruir la ma.or nae "e su é/o'a1 la s.raosa1 que /esa0a 1 !onela"as . que en el momen!o "e su0o!a"ura que"( en'alla"a2 el monar'a a'u"i( a arqu*me"es1 quien /ara solu'ionar el /ro0lema inen!( las /oleas 'om/ues!as . un sis!ema "e 'uer"as que1 -un!o 'on /alan'as a/un!ala"as en arios/un!os "e la quilla "e la nae1 lo)raron /onerla a &lo!e1 an!e la &as'ina'i(n "e hier(n2 leonar"o "a in'i siem/re a"mir( el )enio "e arqu*me"es1 es/e'ialmen!e su inen'i(n "e la /olea 'om/ues!a1 queu!ili5( en mu'hos "e los 0o'e!os "e sus m#quinas2 se "e'*a que el /ro/io arqu*me"es &ue 'a/a5 "e arras!rar un 0ar'o s(lo 'on la &uer5a "e sus 0ra5os1 usan"o esas /oleas2 Página 15 de 36
Son "is'os 'on una /ar!e a'anala"a o )ar)an!a /or la que se ha'e /asar un 'a0le o 'a"enaL )iran alre"e"or "e un e-e 'en!ral &i-o . es!#n sos!eni"as /or un so/or!e llama"o arma"ura2
Com0inan"o arias m#quinas sim/les se /ue"en o0!ener m#quinas 'om/ues!as1 'omo las que inen!( 3EONARDO DA >INCI
Página 16 de 36
4) TIPOS DE MAQUINAS SIMPLES
En la /alan'a se 'um/le que D< 7< ; D 7 Es!a lis!a1 sin em0ar)o1 no "e0e 'onsi"erarse "e&ini!ia e inamoi0le2 Al)unos au!ores 'onsi"eran a la 'u4a . al!ornillo 'omo a/li'a'iones "el /lano in'lina"oL o!ros in'lu.en a la rue"a 'omo una m#quina sim/leL !am0ién se 'onsi"era el e-e 'on rue"as una m#quina sim/le1 aunque sean "os "e es!as -un!as /or ser el resul!a"o2 •
•
•
•
3a 'u4a !rans&orma una &uer5a er!i'al en "os hori5on!ales an!a)onis!as2 El #n)ulo "e la 'u4a "e!ermina la /ro/or'i(n en!re las &uer5as a/li'a"a . resul!an!e1 "e un mo"o /are'i"o al /lano in'lina"o2 3a /alan'a es una 0arra r*)i"a 'on un /un!o "e a/o.o1 a la que se a/li'a una &uer5a . que1 )iran"o so0re el /un!o "e a/o.o1 en'e una resis!en'ia2 Se 'um/le la 'onsera'i(n "e la ener)*a .1 /or lo !an!o1 la &uer5a a/li'a"a /or su es/a'io re'orri"o ha "e ser i)ual a la &uer5a "e resis!en'ia /or su es/a'io re'orri"o2 En el /lano in'lina"o se a/li'a una &uer5a /ara en'er la resis!en'ia er!i'al "el /eso "el o0-e!o a lean!ar2 Da"a la 'onsera'i(n "e la ener)*a1 'uan"o el #n)ulo "el /lano in'lina"o es m#s /eque4o se /ue"e lean!ar m#s /eso 'on una misma &uer5a a/li'a"a /ero1 a 'am0io1 la "is!an'ia a re'orrer ser# ma.or2 3a /olea sim/le !rans&orma el sen!i"o "e la &uer5aL a/li'an"o una &uer5a "es'en"en!e se 'onsi)ue una &uer5a as'en"en!e2 El alor "e la &uer5a a/li'a"a . la
resul!an!e son i)uales1 /ero "e sen!i"o o/ues!o2 En un /oli/as!o la /ro/or'i(n es "is!in!a1 /ero se 'onsera i)ualmen!e la ener)*a2
2 •
El me'anismo !uer'a husillo !ras&orma un moimien!o )ira!orio a/li'a"o a un olan!e o manilla1 en o!ro re'!il*neo en el husillo1 me"ian!e un me'anismo "e !ornillo . !uer'a2 3a &uer5a a/li'a"a /or la lon)i!u" "e la 'ir'un&eren'ia "el olan!e ha "e ser i)ual a la &uer5a resul!an!e /or el aan'e "el husillo2 Da"o el )ran "esarrollo "e la 'ir'un&eren'ia . el normalmen!e /eque4o aan'e "el husillo1 la rela'i(n en!re las &uer5as es mu. )ran"e2
To"as las m#quinas sim/les 'onier!en una &uer5a /eque4a en una )ran"e1 o i'eersa2 Al)unas 'onier!en !am0ién la "ire''i(n "e la &uer5a2 3a rela'i(n en!re la in!ensi"a" "e la &uer5a "e en!ra"a . la "e sali"a es la en!a-a me'#ni'a2 Por e-em/lo1 la en!a-a me'#ni'a "e una /alan'a es i)ual a la rela'i(n en!re la lon)i!u" "e sus "os 0ra5os2 3a en!a-a me'#ni'a "e un /lano in'lina"o1 'uan"o la &uer5a a'!=a en "ire''i(n /aralela al /lano1 es la 'ose'an!e "el #n)ulo "e in'lina'i(n2 A menu"o1 una m#quina 'ons!a "e "os o m#s herramien!as o ar!e&a'!os sim/les1 "e mo"o que las m#quinas sim/les se usan ha0i!ualmen!e en una 'ier!a 'om0ina'i(n1 'omo 'om/onen!es "e m#quinas m#s 'om/le-as2 Por e-em/lo1 en el !ornillo "e Arqu*me"es1 una 0om0a hi"r#uli'a1 el !ornillo es un /lano in'lina"o heli'oi"al2 2<9 PLANO INCLINADO El /lano in'lina"o o ram/a es una su/er&i'ie 'u.o "e'lie o /en"ien!e res/e'!o "e la hori5on!al /ermi!e elear o "es'en"er o0-e!os ha'ién"olos ro"ar2
Plano in'lina"o . &uer5as que a'!=an so0re el s(li"o2 El /lano in'lina"o es una m#quina sim/le que 'onsis!e en una su/er&i'ie /lana que &orma un #n)ulo a)u"o 'on el suelo . se u!ili5a /ara elear 'uer/os a 'ier!a al!ura2 Tiene la en!a-a "e ne'esi!arse una &uer5a menor que la que se em/lea si lean!amos "i'ho 'uer/o er!i'almen!e1 aunque a 'os!a "e aumen!ar la "is!an'ia re'orri"a . en'er la &uer5a "e ro5amien!o2 3as le.es que ri)en el 'om/or!amien!o "e los 'uer/os en un /lano in'lina"o &ueron enun'ia"as /or /rimera e5 /or el ma!em#!i'oSimon S!ein1 en la se)un"a mi!a" "el si)lo V>I2 Para anali5ar las &uer5as eis!en!es so0re un 'uer/o si!ua"o so0re un /lano in'lina"o1 ha. que !ener en 'uen!a la eis!en'ia "e arios or*)enes en las mismas2 •
•
En /rimer lu)ar se "e0e 'onsi"erar la eis!en'ia "e una &uer5a "e )rae"a"1 !am0ién 'ono'i"a 'omo /eso1 que es 'onse'uen'ia "e la masa 8?9 que /osee el 'uer/o a/o.a"o en el /lano in'lina"o . !iene una ma)ni!u" "e ?2) 'on una "ire''i(n er!i'al . re/resen!a"a en la &i)ura /or la le!ra G2 Eis!e a"em#s una &uer5a normal 8N91 !am0ién 'ono'i"a 'omo la &uer5a "e rea''i(n e-er'i"a so0re el 'uer/o /or el /lano 'omo 'onse'uen'ia "e la !er'era le. "e NeX!on1 se en'uen!ra en una "ire''i(n /er/en"i'ular al /lano . !iene una ma)ni!u" i)ual a la &uer5a e-er'i"a /or el /lano so0re el 'uer/o2 En la &i)ura a/are'e re/resen!a"a /or N . !iene la misma ma)ni!u" que 7; ?2)2'osY . sen!i"o o/ues!o a la misma2
•
Eis!e &inalmen!e una &uer5a "e ro5amien!o1 !am0ién 'ono'i"a 'omo &uer5a "e &ri''i(n 87R 91 que siem/re se o/one al sen!i"o "el moimien!o "el 'uer/o res/e'!o a la su/er&i'ie1 su ma)ni!u" "e/en"e !an!o "el /eso 'omo "e las 'ara'!er*s!i'as su/er&i'iales "el /lano in'lina"o . la su/er&i'ie en 'on!a'!o "el 'uer/o que /ro/or'ionan un'oe&i'ien!e "e ro5amien!o2 Es!a &uer5a "e0e !ener un alor i)ual a 7<;?2)2senY /ara que el 'uer/o se man!en)a en equili0rio2 En el 'aso en que 7< &uese ma.or que la &uer5a "e ro5amien!o el 'uer/o se "esli5ar*a ha'ia a0a-o /or el /lano in'lina"o2 Por !an!o /ara su0ir el 'uer/o se "e0e reali5ar una &uer5a 'on una ma)ni!u" que i)uale o su/ere la suma "e 7< Z 7R 2
4.2) TORNO El !orno es una m#quina sim/le 'on &orma "e 'ilin"ro que )ira li0remen!e alre"e"or "e su e-e 'on una 'uer"a o un 'a0le2 Se /ue"e a''ionar 'on una maniela o un mo!or2 Se "enomina !orno 8"el la!*n !ornus1 . es!e "el )rie)o [\]^_`1 )iro1 uel!a9< a un 'on-un!o "e m#quinas . herramien!as que /ermi!en me'ani5ar /ie5as "e &orma )eomé!ri'a "e reolu'i(n2 Es!as m#quinasherramien!a o/eran ha'ien"o )irar la /ie5a a me'ani5ar 8su-e!a en el 'a0e5al o &i-a"a en!re los /un!os "e 'en!ra-e9 mien!ras una o arias herramien!as "e 'or!e son em/u-a"as en un moimien!o re)ula"o "e aan'e 'on!ra la su/er&i'ie "e la /ie5a1 'or!an"o la iru!a "e a'uer"o 'on las 'on"i'iones !e'nol()i'as "e me'ani5a"o a"e'ua"as2 Des"e el ini'io "e la Reolu'i(n in"us!rial1 el !orno se ha 'oner!i"o en una m#quina 0#si'a en el /ro'eso in"us!rial "e me'ani5a"o2 3a herramien!a "e 'or!e a mon!a"a so0re un 'arro que se "es/la5a so0re unas )u*as o rieles /aralelos al e-e "e )iro "e la /ie5a que se !ornea1 llama"o e-e L so0re es!e 'arro ha. o!ro que se muee se)=n el e-e V1 en "ire''i(n ra"ial a la /ie5a que se !ornea1 . /ue"e ha0er un !er'er 'arro llama"o 'harrio! que se /ue"e in'linar1 /ara ha'er 'onos1 . "on"e se a/o.a la !orre!a /or!aherramien!as2 Cuan"o el 'arro /rin'i/al "es/la5a la herramien!a a lo
lar)o "el e-e "e ro!a'i(n1 /ro"u'e el'ilin"ra"o "e la /ie5a1 . 'uan"o el 'arro !ransersal se "es/la5a "e &orma /er/en"i'ular al e-e "e sime!r*a "e la /ie5a se reali5a la o/era'i(n "enomina"a re&ren!a"o2 3os !ornos 'o/ia"ores1 au!om#!i'os . "e 'on!rol numéri'o llean sis!emas que /ermi!en !ra0a-ar a los "os 'arros "e &orma simul!#nea1 'onsi)uien"o 'ilin"ra"os '(ni'os . es&éri'os2 3os !ornos /aralelos llean mon!a"o un !er'er 'arro1 "e a''ionamien!o manual . )ira!orio1 llama"o 'harrio!1 mon!a"o so0re el 'arro !ransersal2 Con el 'harrio! in'lina"o a los )ra"os ne'esarios es /osi0le me'ani5ar 'onos2 En'ima "el 'harrio! a &i-a"a la !orre!a /or!aherramien!as2
4.3) TORNILLO El !ornillo es un !ro5o "e me!al 'on un &ile!e "enomina"o ros'a2 Si se ha'e )irar esa ros'a1 el !ornillo se in!ro"u'e en 'ualquier o0-e!o2 Es una m#quina sim/le que se u!ili5a en la me'#ni'a2 Herramien!as 'omo el )a!o "el 'o'he o el sa'a'or'hos "erian "el &un'ionamien!o "el !ornillo2 Se "enomina !ornillo a un elemen!o u o/era"or me'#ni'o 'il*n"ri'o 'on una 'a0e5a1 )eneralmen!e me!#li'o1 aunque /ue"en ser "e /l#s!i'o1 u!ili5a"o en la &i-a'i(n !em/oral "e unas /ie5as 'on o!ras1 que es!# "o!a"o "e una 'a4a ros'a"a 'on ros'a !rian)ular1 que me"ian!e una &uer5a "e !orsi(n e-er'i"a en su 'a0e5a 'on una llae a"e'ua"a o 'on un "es!ornilla"or 1 se /ue"e in!ro"u'ir en un a)u-ero ros'a"o a su me"i"a o a!raesar las /ie5as . a'o/larse a una !uer'a2< El !ornillo "eria "ire'!amen!e "e la m#quina sim/le 'ono'i"a 'omo /lano in'lina"o . siem/re !ra0a-a aso'ia"o a un ori&i'io ros'a"o2 3os !ornillos /ermi!en que las /ie5as su-e!as 'on los mismos /ue"an ser "esmon!a"as 'uan"o la o'asi(n lo requiera2
4.4) CUÑA 3a 'u4a es la uni(n "e "os /lanos in'lina"os1 solo que li)eramen!e m#s a&ila"os1 lo que siren /ara 'or!ar o ras)ar o0-e!os s(li"os2 Es el 'aso "e ha'has o 'u'hillos2 3a 'u4a es una m#quina sim/le que 'onsis!e en una /ie5a "e ma"era o "e me!al 'on &orma "e /risma !rian)ular2 Té'ni'amen!e es un "o0le /lano in'lina"o /or!#!il2 Sire /ara hen"er o "ii"ir 'uer/os s(li"os1 /ara a-us!ar o a/re!ar uno 'on o!ro1 /ara 'al5arlos o /ara llenar al)una ra-a o '*r'ulo2 El &un'ionamien!o "e las 'u4as res/on"en al mismo /rin'i/io "el /lano in'lina"o2 Al moerse en la "ire''i(n "e su e!remo a&ila"o1 la 'u4a )enera )ran"es &uer5as en sen!i"o /er/en"i'ular a la "ire''i(n "el moimien!o2
E-em/los mu. 'laros "e 'u4a son+ ha'has1 'in'eles . 'laos aunque1 en )eneral1 'ualquier herramien!a a&ila"a1 'omo el 'u'hillo ma!a"or o el &ilo "e las !i-eras1 /ue"e a'!uar 'omo una 'u4a2
4.5) POLA Una pole1 es una m#quina sim/le que sire /ara !ransmi!ir una &uer5a2 Se !ra!a "e una rue"a1 )eneralmen!e ma'i5a . a'anala"a en su 0or"e1 que1 'on el 'urso "e una 'uer"a o 'a0le que se ha'e /asar /or el 'anal 8)ar)an!a91 se usa 'omo elemen!o "e !ransmisi(n /ara 'am0iar la "ire''i(n "el moimien!o en m#quinas . me'anismos2 A"em#s1 &orman"o 'on-un!os ba/are-os o /oli/as!os b sire /ara re"u'ir la ma)ni!u" "e la &uer5a ne'esaria /ara moer un /eso2 Se)=n "e&ini'i(n "e Ha!(n "e la Gou/illicre1 dla /olea es el /un!o "e a/o.o "e una 'uer"a que moién"ose se arrolla so0re ella sin "ar una uel!a 'om/le!af
3a /olea es un "is/osi!io me'#ni'o "e !ra''i(n 'ons!i!ui"o /or una rue"a a'anala"a o rol"ana /or "on"e /asa una 'uer"a1 lo que /ermi!e !ransmi!ir una &uer5a en una "ire''i(n "i&eren!e a la a/li'a"a2 A"em#s1 &orman"o a/are-os o /olis/as!os "e "os o m#s /oleas es /osi0le !am0ién aumen!ar la ma)ni!u" "e la &uer5a !ransmi!i"a /ara moer o0-e!os /esa"os1 a 'am0io "e la re"u''i(n "el "es/la5amien!o /ro"u'i"o2 3as /oleas son rue"as que !ienen el /er*me!ro e!erior "ise4a"o es/e'ialmen!e /ara &a'ili!ar el 'on!a'!o 'on 'uer"as o 'orreas2 En !o"a /olea se "is!in)uen !res /ar!es+ 'uer/o1 'u0o . )ar)an!a2 El 'uer/o es el elemen!o que une el 'u0o 'on la )ar)an!a2 En al)unos !i/os "e /oleas es!# &orma"o /or ra"ios o as/as /ara re"u'ir /eso . &a'ili!ar la en!ila'i(n "e las m#quinas en las que se ins!alan2 •
El 'u0o es la /ar!e 'en!ral que 'om/ren"e el a)u-ero1 /ermi!e aumen!ar el )rosor "e la /olea /ara aumen!ar su es!a0ili"a" so0re el e-e2 Suele in'luir un 'hae!ero que &a'ili!a la uni(n "e la /olea 'on el e-e o #r0ol 8/ara que am0os )iren soli"arios92 •
3a )ar)an!a 8o 'anal 9 es la /ar!e que en!ra en 'on!a'!o 'on la 'uer"a o la 'orrea . es!# es/e'ialmen!e "ise4a"a /ara 'onse)uir el ma.or a)arre /osi0le2 3a /ar!e m#s /ro&un"a re'i0e el nom0re "e llan!a2 Pue"e a"o/!ar "is!in!as &ormas 8/lana1 semi'ir'ular1 !rian)ular2229 /ero la m#s em/lea"a ho. "*a es la!ra/e5oi"al2 3as /oleas em/lea"as /ara !ra''i(n . elea'i(n "e 'ar)as !ienen el /er*me!ro a'anala"o en &orma "esemi'*r'ulo 8/ara alo-ar 'uer"as91 mien!ras que las em/lea"as /ara la !ransmisi(n "e moimien!os en!re e-es suelen !enerlo !ra/e5oi"al o /lano 8en au!omo'i(n !am0ién se em/lean 'orreas es!ria"as . "en!a"as 9 •
B#si'amen!e la /olea se u!ili5a /ara "os &ines+ 'am0iar la "ire''i(n "e una &uer5a me"ian!e 'uer"as o !ransmi!ir un moimien!o )ira!orio "e un e-e a o!ro me"ian!e 'orreas2
En el /rimer 'aso !enemos una /olea "e 'a0le que /ue"e em/learse 0a-o la &orma "e /olea &i-a1 /olea m(il o /oli/as!o2 Su u!ili"a" se 'en!ra en la elea'i(n "e 'ar)as 8/as!e'as1 )r=as1 as'ensores22291 'ierre "e 'or!inas1 moimien!o "e /uer!as au!om#!i'as1 e!'2 •
En el se)un"o 'aso !enemos una /olea "e 'orrea que es "e mu'ha u!ili"a" /ara a'o/lar mo!ores elé'!ri'os a o!ras m#quinas 8'om/resores1 !ala"ros1 en!ila"ores1 )enera"ores elé'!ri'os1 sierras2229 /ues /ermi!e !rasla"ar un moimien!o )ira!orio "e un e-e a o!ro2 Con es!e !i/o "e /oleas se 'ons!ru.en me'anismos 'omo elmul!i/li'a"or "e elo'i"a"1 la 'a-a "e elo'i"a" . el !ren "e /oleas2 •