Conceptos Fundamentales de Fuerza, Máquinas y Mecanismos en Tecnología Industrial

Fuerza

La fuerza es todo aquello capaz de deformar un cuerpo o de alterar su estado de movimiento o reposo. Para definir perfectamente una fuerza es necesario especificar:

• Su dirección
• Su sentido
• Su magnitud (o intensidad)

Por ejemplo, para la fuerza de la gravedad, la dirección será la línea que une el objeto con el centro de la Tierra, su sentido hacia el centro de la Tierra, y su intensidad viene dada por la Ley de Newton. La fórmula es F = m · g. En la superficie terrestre, la aceleración de la gravedad (g) es aproximadamente 9.81 m/s². Según esta fórmula, la unidad de fuerza se define como: 1 Newton (N) = 1 kg · m/s².

Máquina

Una máquina es el conjunto de elementos fijos y/o móviles, utilizados por el ser humano, que permiten reducir el esfuerzo para realizar un trabajo (o hacerlo más cómodo o reducir el tiempo necesario). Las máquinas suelen clasificarse atendiendo a su complejidad en:

• Máquinas Simples

  Realizan su trabajo en un solo paso o etapa.

• Máquinas Compuestas

  Realizan el trabajo encadenando distintos pasos o etapas.

Mecanismos

Los mecanismos son los elementos de una máquina destinados a transmitir y transformar las fuerzas y movimientos desde un elemento motriz, llamado motor, a un elemento receptor; permitiendo al ser humano realizar trabajos con mayor comodidad y/o menor esfuerzo.

En todo mecanismo resulta indispensable un elemento motriz que origine el movimiento (que puede ser un muelle, una corriente de agua, un motor eléctrico, etc.). El movimiento originado por el motor se transforma y/o transmite a través de los mecanismos a los elementos receptores (ruedas, brazos mecánicos, etc.), realizando así el trabajo para el que fueron construidos.

Según su función, los mecanismos se pueden clasificar en dos grandes grupos:

• Mecanismos de Transmisión

  Transmiten el movimiento producido por un elemento motriz a otro.

• Mecanismos de Transformación

  Transforman el movimiento del elemento motriz a otro tipo de movimiento.

Será conveniente, por tanto, conocer los tipos de movimientos que estudiaremos en este curso:

• Movimiento Lineal
• Movimiento Circular
• Movimiento Alternativo

Palancas

Las palancas son objetos rígidos que giran en torno a un punto de apoyo o fulcro. En un punto de la barra se aplica una fuerza (F) con el fin de vencer una resistencia (R). Al realizar un movimiento lineal de bajada en un extremo de la palanca, el otro extremo experimenta un movimiento lineal de subida. Por tanto, la palanca nos sirve para transmitir fuerza o movimiento lineal.

La palanca se encuentra en equilibrio cuando el producto de la fuerza (F) por su distancia al punto de apoyo (d) es igual al producto de la resistencia (R) por su distancia al punto de apoyo (r). Esta es la denominada Ley de la Palanca, que matemáticamente se expresa como: F · d = R · r.

Hay tres tipos (géneros o grados) de palanca según se sitúen la fuerza, la resistencia y el punto de apoyo (O):

• Palancas de Primer Grado

  El punto de apoyo (O) se encuentra entre la fuerza (F) y la resistencia (R).

• Palancas de Segundo Grado

  La resistencia (R) se encuentra entre la fuerza (F) y el punto de apoyo (O).

• Palancas de Tercer Grado

  La fuerza (F) se encuentra entre la resistencia (R) y el punto de apoyo (O).