Las palancas, pololeas y engranajes

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    06-Jul-2015

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  • 1. La palanca es una mquina simple que tiene como funcin transmitir una fuerza y un desplazamiento. Est compuesta por una barra rgida que puede girar libremente alrededor de un punto de apoyo llamado fulcro.1 Puede utilizarse para amplificar la fuerza mecnica que se aplica a un objeto, para incrementar su velocidad o la distancia recorrida, en respuesta a la aplicacin de una fuerza. Sobre la barra rgida que constituye una palanca actan tres fuerzas: La potencia; P: 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; R: es la fuerza que vencemos, ejercida sobre la palanca por el cuerpo a mover. Su valor ser equivalente, por el principio de accin y reaccin, 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, ser 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; Bp: la distancia entre el punto de aplicacin de la fuerza de potencia y el punto de apoyo. Brazo de resistencia; Br: distancia entre la fuerza de resistencia y el punto de apoyo.

2. Las palancas se dividen en tres gneros, tambin llamados rdenes o clases, dependiendo de la posicin relativa de los puntos de aplicacin de la potencia y de la resistencia con respecto al fulcro (punto de apoyo). El principio de la palanca es vlido indistintamente del tipo que se trate, pero el efecto y la forma de uso de cada uno cambian considerablemente. Palanca de primera clase 3. 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 se requiere ampliar la velocidad transmitida a un objeto, o la distancia recorrida por ste, se ha de situar el fulcro ms prximo a la potencia, de manera que Bp sea menor que Br. Ejemplos de este tipo de palanca son el balancn, 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 gnero, como el conjunto trceps braquial - codo - antebrazo. 4. Palanca de segunda clase 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. 5. Palanca de tercera clase 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 l. Ejemplos de este tipo de palanca son el quitagrapas, la caa de pescar y la pinza de cejas; y en el cuerpo humano, el conjunto codo - bceps braquial - antebrazo, y la articulacin temporomandibular. 6. Una polea, es una mquina simple, un dispositivo mecnico de traccin, que sirve para transmitir una fuerza. Adems, formando conjuntos aparejos opolipastos sirve para reducir la magnitud de la fuerza necesaria para mover un peso. Segn definicin de Hatn de la Goupillire, la polea es el punto de apoyo de una cuerda que movindose se arrolla sobre ella sin dar una vuelta completa1 actuando en uno de sus extremos la resistencia y en otro la potencia. Partes de la polea Est compuesta por tres partes: La llanta: Es la zona exterior de la polea y su constitucin es esencial, ya que se adaptar a la forma de la correa que alberga. El cuerpo: Las poleas estarn formadas por una pieza maciza cuando sean de pequeo tamao. Cuando sus dimensiones aumentan, irn provista de nervios y/o brazos que generen la polea, uniendo el cubo con la llanta. El cubo: Es el agujero cnico y cilndrico que sirve para acoplar al eje. En la actualidad se emplean mucho los acoplamientos cnicos en las poleas, ya que resulta muy cmodo su montaje y los resultados de funcionamiento son excelentes. 7. La polea simple Esta mquina simple se emplea para levantar cargas a una cierta altura. La polea simple est formada por una polea fija al techo, sobre la cual puede deslizarse una cuerda. Se usa, por ejemplo, para subir objetos a los edificios o sacar agua de los pozos. Al estirar desde un extremo de la cuerda, la polea simple se encarga solamente de invertir el sentido de la fuerza aplicada. Por lo tanto no existe ventaja mecnica, slo pueden haber prdidas debidas al rozamiento. 8. La polea 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 ngulo en el que se aplique esa fuerza y transmitirla hacia el otro lado de la cuerda. 9. La polea mvil Debido a que es un mecanismo que tiene ganancia mecnica (empleando pequeas potencias se pueden vencer resistencias mayores), se emplea para reducir el esfuerzo necesario para la elevacin o el movimiento de cargas. Se suele encontrar en mquinas como gruas, montacargas, ascensores... Normalmente se encuentra formando parte de mecanismos ms complejos denominados polipastos 10. La polea movil 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 movil) conectado a un mecanismo de traccin. 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). Para su construccin en el aula taller se necesitan, como mnimo, los operadores siguientes: polea, eje, armadura, gancho y cuerda. Su constitucin es similar a la polea fija de gancho, diferencindose solamente en su forma de funcionamiento. 11. La polea compuesta Existen sistemas con mltiples de poleas que pretenden obtener una gran ventaja mecnica, es decir, elevar grandes pesos con un bajo esfuerzo. Estos sistemas de poleas son diversos, aunque tienen algo en comn, en cualquier casose agrupan en grupos de poleas fijas y mviles: destacan los polipastos: Polipastos o aparejos El polipasto (del latn polyspaston, y ste del griego, es la configuracin ms comn de polea compuesta. En un polipasto, las poleas se distribuyen en dos grupos, uno fijo y uno mvil. En cada grupo se instala un nmero arbitrario de poleas. La carga se une al grupo mvil. 12. Engranajes Se denomina engranaje o ruedas dentadas al mecanismo utilizado para transmitir potencia de un componente a otro dentro de una mquina. Los engranajes estn formados por dos ruedas dentadas, de las cuales la mayor se denomina corona' y la menor 'pin'. Un engranaje sirve para transmitir movimiento circular mediante contacto de ruedas dentadas. Una de las aplicaciones ms importantes de los engranajes es la transmisin del movimiento desde el eje de una fuente de energa, como puede ser un motor de combustin interna o un motor elctrico, hasta otro eje situado a cierta distancia y que ha de realizar un trabajo. De manera que una de las ruedas est conectada por la fuente de energa y es conocida como engranaje motor y la otra est conectada al eje que debe recibir el movimiento del eje motor y que se denomina engranaje conducido. 13. Poleas de transmisin Este tipo de transmisin est basado en la polea, y se utiliza cuando la distancia entre los dos ejes de rotacin es grande. El mecanismo consiste en dos poleas que estn unidas por una misma correa o por un mismo cable, y su objetivo es transmitir del eje de una de las poleas al de la otra. Ambas poleas giran solidarias al eje y arrastran a la correa por adherencia entre ambas. La correa, a su vez, arrastra y hace girar la otra polea (polea conducida o de salida), transmitindose as el movimiento. Al igual que en el caso de las ruedas de friccin, el nmero de revoluciones (o vueltas) de cada eje vendr dado por el tamao de las poleas, de modo que, la polea mayor girar a una velocidad ms baja que la polea menor. Basndonos en esta idea, podemos encontrar dos casos bsicos: