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Iniciación a la física

Autor: Manel Aljama Garcia
Curso:
9,47/10 (15 opiniones) |48159 alumnos|Fecha publicación: 22/03/2005
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Capítulo 10:

 Las máquinas I.

Idea General

Las máquinas (simples como la palanca o compuestas como la polea), son aparatos que modifican las fuerzas, aprovechándolas mejor. En las máquinas se distinguen generalmente el apoyo, la potencia y la resistencia. La condición esencial de equilibrio en toda máquina es que el trabajo motor sea igual al trabajo resistente (útil o perdido).  Momento de una fuerza con respecto a un punto es el producto de la intensidad de la fuerza por su distancia en ese punto.  Se entiende por rendimiento la relación que hay entre trabajo útil y el trabajo motor.  

 Máquinas

Las máquinas son aparatos que nos sirven para aplicar más ventajosamente las fuerzas. Las máquinas no crean trabajo: solamente lo transmiten. Pero eso sí, de tal forma, que este trabajo resulta mucho más provechoso, o más sencillo.  En las máquinas se distinguen estos elementos:

La potencia (fuerza que se aplica), la resistencia (fuerza que hay que vencer)  y un punto eje o superficie de apoyo.

Equilibrio

Cuando la máquina realiza un trabajo se produce un trabajo motor (potencia x espacio que recorre) y un trabajo resistente (potencia x espacio por espacio recorrido). La condición ideal de equilibrio es cuando Trabajo motor es iagual a Trabajo resistente.

Las máquinas I. 

Momento de una fuerza

Se llama momento de una fuerza respecto a un punto dado, al producto de la intensidad de la fuerza por la distancia a dicho punto:

Las máquinas I.

Rendimiento: trabajo útil y perdido

Trabajo útil es el que se trata de aprovechar y Trabajo resistente es el que se desperdicia por rozamientos o inercia de las máquinas.  

Tr = Tu + Tp   ( Trabajo Resistente = Trabajo Util + Trabajo Perdido) ,

Pero como  Tm = Tr, sustituimos el valor de Tr en la fórmula anterior y nos da:

Tm = Tu + Tp               

En toda máquina el trabajo motor ha de ser mayor que el perdido que se trata de vencer.

Las máquinas I.

Como el trabajo útil es menor que el motor, el rendimiento siempre es inferior a la unidad y tanto más grande cuanto más se aproxime a ella.  Se expresa con frecuencia en tantos pro ciento.

Las máquinas I. 

Clases de máquinas

Las máquinas se dividen en simples y compuestas. La simples tienen un solo punto de apoyo. Las compuestas resultan de la combinación de varias simples.

La Palanca

Es la máquina más simple que se conoce y consiste en una barra o cuerpo ríquido que gira sobre un punto de apoyo o fulcro. Las Palancas pueden ser de tres géneros (ver ilustración), según la distribución de sus elementos.

Las máquinas I. 

Condiciones de equilibrio de la palanca

Sea P la potencia, oB al brazo de resistencia, oA el brazo de potencia y R la resistencia..  El arco AA´ el que describe la potencia, el arco BB´ el que describe la resistencia.  Tendremos:

P/R = oB / oA

Potencia es a resistencia como brazo de resistencia es a brazo de potencia.  O la potencia multiplicada por su brazo es igual a la resistencia multiplicada por el suyo.

Poleas

Una polea es una máquina simple. Consta de una rueda que lleva en su borde una canal o hendidura llamada garganta o cajera, por donde pasa una cuerda.  Hay dos clases de poleas: fijas y móviles.  La polea fija tiene un solo movimiento de rotación, gira alrededor de su eje que es el lugar de apoyo.  Una polea móvil tiene además del  movimiento de rotación otro de traslación.

Las máquinas I. 

Polea Fija. Condición de equilibrio

Se aplican las mismas fórmulas de la palanca:  F*p =  R*r  Si llamamos P a potencia, p a brazo de potencia, R a resistencia y r a brazo de resistencia.

p = 2_radios

P = 2_radios = R * 1_radio

de donde

P / R  = 1 / 2

El equilibrio en la polea móvil se cumple cuando la potencia es la mitad de la resistencia.

Las máquinas de Vapor

Durante el siglo XIX y primeros años del s.XX la industria se basaba en máquinas de vapor.  Meidante la combustión de carbón o leña en el hogar, el cual calentaba la caldera con agua que producía vapor que pasaba al cilindro o cuerpo de la bomba (pistón) en el que había un émbolo que se desplazaba alante y atrás y transmitía la fuerza a las máquinas.

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