Fundamentos de Máquinas Simples y Acumuladores de Energía
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Máquinas Simples
Una máquina simple es todo mecanismo en el que tanto la energía que se suministra como la que se produce se intercambian en forma de trabajo mecánico (con movimiento en alguno de sus elementos) y todas sus partes son sólidos rígidos.
Palancas
Una palanca es una máquina simple formada por una barra rígida que puede girar alrededor de un punto de apoyo. Hay varios tipos de palancas, pero en todas ellas hay un punto donde se coloca el cuerpo que se quiere mover; llamaremos a ese cuerpo carga o resistencia, y otro punto donde se aplicará la fuerza para mover a la carga; a esa fuerza la llamaremos potencia. A las distancias entre el punto de apoyo y los puntos de aplicación de la carga y la potencia se les llama brazo.
- Palancas de 1º género: El punto de apoyo se encuentra entre la carga y la fuerza aplicada (balancín, tijeras, balanza, alicates...).
- Palancas de 2º género: La carga está situada entre el punto de apoyo y la fuerza aplicada (carretilla, grapadora...).
- Palancas de 3º género: La fuerza aplicada está entre el punto de apoyo y la carga o resistencia (caña de pescar, pinzas, pedal...).
Poleas
Una polea es un disco con una parte acanalada o garganta por la que se hace pasar un cable o cadena; giran alrededor de un eje central fijo y están sostenidas por un soporte llamado armadura. La ventaja de una polea estriba en que nos permite ejercer esa fuerza de una manera mucho más cómoda. La polea de un pozo es un ejemplo de este tipo de mecanismo. Cuando subimos un cubo lleno de agua de un pozo debemos tirar con una fuerza mayor (por lo menos igual) al peso del cubo.
Polea Doble y Polipastos
Una polea doble es una máquina formada por dos poleas y dos cuerdas.
Torno
El torno es otra máquina simple cuyo funcionamiento se puede explicar por la ley de momentos. Un torno está formado por un cilindro horizontal de radio (r), que gira sobre un eje.
Cuña
La cuña es un plano inclinado doble, donde la fuerza perpendicular a la base se transmite multiplicada a las caras de la cuña.
Plano Inclinado
El plano inclinado es una rampa que sirve para elevar realizando menos esfuerzos.
Polipasto
Un polipasto es un conjunto de poleas combinadas de tal forma que puede elevar un gran peso aplicando poca fuerza. Un polipasto es un grupo, uno fijo y otro móvil, de poleas. El polipasto potencial es la mitad fija y la mitad móvil por las que solo pasa una cuerda. En el polipasto exponencial pasa una cuerda por cada polea móvil.
Tornillo
El tornillo es un dispositivo mecánico de fijación formado por un plano inclinado enroscado alrededor de un cilindro o cono. Partes: filete (crestas formadas por el plano), paso (distancia entre dos crestas).
Acumuladores de Energía Mecánica
Un acumulador de energía mecánica es un dispositivo que puede almacenar o acumular una determinada cantidad de energía mecánica y devolverla en el momento necesario.
Volante de Inercia
El volante de inercia consiste en una rueda o un disco, de fundición o de acero, calado en el árbol motor, que gira solidariamente con él. El principio de funcionamiento: siempre que el trabajo motor suministrado sea superior al resistente durante un intervalo de tiempo, la velocidad de las máquinas aumenta. Cuando el trabajo motor es inferior al resistente, la velocidad disminuye. Volante de inercia como acumulador: Ciertos motores, como las máquinas de vapor y los motores de combustión interna, suministran el trabajo motor de forma discontinua. En cambio, el trabajo que deben realizar las máquinas sobre las que actúan es prácticamente constante (motores de explosión). Un motor de cuatro tiempos se produce en cuatro fases: admisión, compresión, explosión, y escape. Sin embargo, el cigüeñal solo recibe energía para poder girar en una de ellas: la fase de explosión.
Elementos Elásticos: Muelles o Resortes
Estos elementos desempeñan un importante papel en las máquinas y se utilizan para una enorme variedad de trabajos. Definición: Son elementos elásticos que se deforman por la acción de una fuerza y que recuperan su forma inicial cuando cesa la fuerza deformadora. Están sometidos...