maquinas

INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS
SIMPLES Y COMPUESTAS
Aplicación a la Ingeniería de los capítulos del temario de
la asignatura FUNDAMENTOS FÍSICOS I (I.T.MINAS):
Tema 8: Dinámica de Rotación de los Cuerpos Rígidos.
Tema 9: Equilibrio de los cuerpos Rígidos.
Departamento de Física
Universidad de Jaén
INTRODUCCIÓN.
CONCEPTOS FUNDAMENTALES.
PALANCAS.
POLEAS.
RUEDA Y EJE.
Transmisiones deBanda Simples.
Engranajes
INDICE
Una máquina simple es un dispositivo en el que tanto la
energía que se suministra como la que se produce se
encuentran en forma de trabajo mecánico y todas sus partes
son sólidos rígidos.
¿Por qué tanto interés en convertir una entrada en trabajo en
una salida en trabajo?. Existen varias razones. Primero, tal
vez queramos aplicar una fuerza en alguna parte demodo
que realice trabajo en otro lugar. Con poleas, por ejemplo,
podemos levantar un andamio hasta el techo tirando de una
cuerda desde el suelo. Por otra parte, es posible que
dispongamos sólo de una pequeña fuerza para producir el
trabajo de entrada cuando necesitamos una fuerza mayor en
la salida. Así sucede con el gato de automóvil: al accionar la
varilla del gato podemos alzar elautomóvil que de otra
manera sería bastante difícil de mover. Como contrapartida,
tenemos que levantar y bajar muchas veces la varilla para
levantar el automóvil un poco.
Las máquinas simples suelen clasificarse en 6 tipos:
-Palancas.
- Poleas.
-Ruedas y ejes.
-Planos inclinados.
- Tornillos.
- Cuñas.
Las máquinas compuestas son combinaciones de estos 6
tipos de máquinas simples.INTRODUCCIÓN
CONCEPTOS FUNDAMENTALES
Son dos las fuerzas importantes en cualquier máquina
simple: el esfuerzo y la carga. El esfuerzo (llamado a
veces potencia) es la fuerza que se aplica a la máquina y
la carga (llamada a veces resistencia) es la fuerza que la
máquina supera al realizar trabajo útil. Así, por ejemplo,
cuando se usa un cascanueces, el esfuerzo lo
proporciona nuestra mano alapretar las tenazas, y la
carga corresponde a la fuerza elástica de la nuez que se
parte.
Debe aclararse que la magnitud por lo general del
esfuerzo y el de la carga no son iguales. De hecho la
mayoría de las máquinas simples se utilizan en
situaciones donde la carga es mayor que el esfuerzo.
La capacidad de una máquina para mover una carga se
describe por medio de su ventaja mecánica (VM):
VM≡ carga / esfuerzo (1)
Otro parámetro de gran interés relacionado con las
máquinas es la eficiencia (e):
e ≡ (Trabajo útil producido) / (Trabajo suministrado) (2)
Es posible que la ventaja mecánica de una máquina sea
grande y que, sin embargo, su eficiencia sea baja.
Todas las máquinas simples tendrían eficiencias cercanas
al 100 % de no ser por el rozamiento por deslizamiento y
rodamiento.Cuando el rozamiento es muy grande como en
el caso de la cuña o el tornillo, la eficiencia puede ser
únicamente del 10% o menor. Sin embargo en las
palancas, así como en las ruedas y los ejes, donde el
rozamiento es bajo, es posible que la eficiencia se
aproxime al 99%. Se pierde también un poco de eficiencia
a causa de la deformación elástica de la máquina bajo
carga. No obstante, en lamayor parte de los casos, éste es
es un efecto mínimo.
Un tercer parámetro de interés es la ventaja de velocidad
(VV):
VV ≡ (velocidad alcanzada por la carga) / (3)
(velocidad del punto de aplicación del esfuerzo)
El valor de la VV coincide con el cociente entre los
desplazamientos realizados por la carga y el punto de
aplicación del esfuerzo en un cierto tiempo t.
Debemos decir que una VMalta (mayor que la unidad)
implica normalmente una VV baja (menor que la unidad) y
viceversa, ya que se puede demostrar que se cumple que:
VM·VV = e (4)
PALANCAS
Una palanca consiste simplemente en una barra rígida
que gira en torno a algún punto a lo largo de la misma.
El punto de pivote se conoce con el nombre de fulcro o
punto de apoyo y no es en éste donde se aplica el
esfuerzo y...