Una máquina es un conjunto
de elementos móviles y fijos cuyo funcionamiento posibilita aprovechar,
dirigir, regular o transformar energía, o realizar un trabajo con un fin
determinado. Creada para aprovechar,
regular o dirigir la acción de una fuerza. Estos dispositivos pueden recibir
cierta forma de energía y transformarla en otra para generar un determinado
efecto.
Características
Las máquinas necesitan
energía. Algunas máquinas obtienen la energía de combustibles, de fuentes
eléctricas o de paneles solares, entre otras. Ninguna máquina puede funcionar
por sí sola. Por eso, las máquinas dejan de funcionar cuando se les agota su
fuente de energía.
Las máquinas transforman la
energía. Por ejemplo, el motor de una licuadora convierte la energía eléctrica
que recibe, en energía mecánica; una turbina transforma la energía cinética del
agua en electricidad; una polea convierte la energía muscular en movimiento.
Las máquinas no aprovechan toda la energía que reciben. No toda la energía que recibe una máquina se emplea para vencer la fuerza de resistencia y realizar un trabajo útil, sino que parte de ella se pierde debido a la fricción o rozamiento. La fricción es una fuerza que dificulta el movimiento de un cuerpo cuando se desliza sobre otro. Por ejemplo, parte de la energía que necesita un avión para desplazarse se pierde en la fricción de su fuselaje con el aire.
Clases
de máquinas
De acuerdo con sus
características, las máquinas se pueden clasificar en: máquinas simples y
máquinas compuestas.
MÁQUINAS
SIMPLES
Una máquina simple es un dispositivo mecánico que cambia la dirección o la magnitud de una fuerza y tiene un solo punto de apoyo o fulcro.
Elementos de una máquina
simple
La fuerza motriz o potencia
(Fm), es la fuerza que hay que aplicar para hacer funcionar la máquina.
La fuerza de resistencia
(Fr), es la fuerza que se quiere vencer con ayuda de la máquina.
El punto de apoyo o fulcro,
es el punto alrededor del cual giran la fuerza motriz o potencia y la fuerza de
resistencia.
Algunas máquinas simples son: el
plano inclinado, la cuña, la palanca, el eje, el tornillo, la pala, la polea,
el descorchador y el torno.
La
polea fija Las máquinas
La polea fija es una máquina
simple formada por un disco que gira alrededor de un eje. El disco lleva un
surco por el que se pasa una cuerda. En la polea fija no hay multiplicación de
la fuerza que se aplica, es decir que la fuerza motriz es igual a la fuerza de
resistencia.
Entonces, lo que se consigue
con la polea es cambiar el sentido en el que debe ejercerse la fuerza motriz.
Precisamente, allí radica su utilidad, pues haciendo que la fuerza motriz tenga
el mismo sentido que la fuerza de resistencia, se reduce el esfuerzo.
La palanca
La palanca es la máquina
simple más utilizada. Está formada por una barra rígida que se apoya en un
fulcro. La distancia del fulcro al punto donde se aplica la fuerza motriz se
llama brazo motor. La distancia del fulcro al punto donde está la fuerza de
resistencia se llama brazo de resistencia. Estos conceptos datan de tiempos de
Arquímedes.
En consecuencia, entre más
largo sea el brazo motor y más corto el brazo de resistencia, la fuerza motriz
necesaria para mover un mismo objeto será menor. Este enunciado se conoce como
ley de las palancas, que matemáticamente se expresa así:
Potencia x brazo de potencia = resistencia x brazo de resistencia
Según la forma como estén
situados sus elementos, las palancas se clasifican en:
Palanca de primer género. Es
la que tiene el punto de apoyo entre el punto donde se aplica la fuerza motriz
y el punto donde se aplica la fuerza de resistencia. Por ejemplo, las tijeras y
las tenazas son palancas de primer género.
Palanca de segundo género.
Es la que tiene el punto de apoyo en un extremo, la fuerza motriz en el otro
extremo y la fuerza de resistencia en el centro. El cascanueces y la carretilla
son palancas de segundo género.
Palanca de tercer género. Es
la que tiene el punto de apoyo en un extremo, la fuerza de resistencia en el
otro y la fuerza motriz en el centro. Las pinzas son palancas de tercer género.
La
rueda
El dispositivo constituido
por la rueda y el eje, es la máquina simple más importante inventada por el
hombre. Prácticamente todas las máquinas compuestas poseen ruedas y ejes en su
estructura.
Al utilizar una rueda se
logra que la fuerza aplicada sea dos veces menor que la fuerza obtenida para
mover un objeto.
MÁQUINAS COMPUESTAS
Una máquina compuesta es la
que está constituida por la combinación de varias máquinas simples. Por
ejemplo, la grúa, el motor y la bicicleta. El número de piezas que componen a
este tipo de máquinas es muy alto, por ejemplo, un motor de reacción o incluso
un cohete espacial.
De acuerdo al tipo de
propulsión que utilizan se pueden ser:
Eléctricas: esta
clase de máquinas precisan de la corriente eléctrica para funcionar. Se
caracterizan por poder trabajar, sin interrupciones, de manera continua.
Además, no generan ruidos ni humo y suelen ser fáciles de transportar. La desventaja
que presentan es que el cable limita el lugar en donde pueden utilizarse por su
longitud y además se precisa de la existencia de una toma de corriente.
Con baterías: estas
máquinas, al igual que las anteriores, tampoco
emiten humo ni ruidos. El hecho de que funcionen con batería no
condiciona el lugar en donde estas pueden ser utilizadas. Las desventajas que
presentan es que suelen ser más caras y, además, su funcionamiento se ve
limitado por la duración de las pilas, que es de entre tres y siete horas.
Con motor: estas sí generan humo y ruidos y, al igual que las eléctricas, pueden funcionar continuamente.
Elementos mecánicos y
eléctricos
Los elementos mecánicos producen movimiento y
se llama elementos de trasmisión.
Son dos tipos:
Mecánicos
- Manivelas: Es una barra en ángulo recto que
gira trasmite movimiento.
- Los engranajes: Hay dos
tipos de engranajes, engranajes de rueda dentada y engranajes de rueda dentada
y cadena.
- Engranajes de rueda dentada: La rueda
dentada encaja con otra y la hace girar al sentido contrario.
- Engranajes de rueda
dentada y cadena: Una rueda dentada encaja con una cadena y hace movimiento.
Eléctricos:
Son piezas que producen luz,
imagen y sonidos.
Actividad
1- Realizar en word el siguiente mapa conceptual teniendo en cuenta las diferentes clasificaciones de las máquinas y los ejemplos dados, después de finalizar enviarlo al correo electrónico: deograciasjuanc@gmail.com marcado con tu nombre apellido y grado.
2- Realiza el siguiente taller en tu cuaderno, responde las preguntas según la lectura
