--Maquinas simples--

Descripcion:
Una máquina simple es un artefacto mecánico que transforma una fuerza aplicada en otro resultante, modificando la magnitud de la fuerza, su dirección, la longitud de desplazamiento o una combinación de ellas.
En una máquina simple se cumple la ley de la conservación de la energía: «la energía ni se crea ni se destruye; solamente se transforma». La fuerza aplicada, multiplicada por la distancia aplicada (trabajo aplicado), será igual a la fuerza resultante multiplicada por la distancia resultante (trabajo resultante). Una máquina simple ni se crea ni destruye es trabajo mecánico, sólo se transforma algunas de sus características.








La rueda es una pieza mecánica circular que gira alrededor de un eje. Puede ser considerada una máquina simple , y forma parte del conjunto denominado elementos de máquinas .
Es uno de los inventos fundamentales en la Historia de la humanidad, por su gran utilidad en la elaboración de alfarería , en el transporte terrestre, y como componente fundamental de diversas máquinas . El conocimiento de su origen se pierde en el tiempo, y sus múltiples usos han sido esenciales en el desarrollo del progreso humano.
EtimologíaLa palabra rueda proviene del término latino rota, que procede del proto-indo-europeo rotā-, una forma de la raíz ret- que significa "para rodar, girar". 1 Los estudiosos han sugerido que la palabra rueda encuentra su raíz en las lenguas de los pueblos orientales más antiguos, y que de allí pasó a los idiomas mediterráneos (griego y latín) con la migración de los indoeuropeos desde Asia a Europa .
Historia de la ruedaLa invención de la rueda corresponde a la época final del neolítico , y puede ser visto en relación con los demás avances tecnológicos que dieron lugar a inicio de la Edad de Bronce . Los estudios estiman que fue inventada en el quinto milenio a. C. en Mesopotamia , durante el período de El Obeid , en la antigua región conocida como Creciente Fértil , inicialmente, con la función de rueda de alfarero .
Posteriormente se empleó en la construcción de carros ; se difundió por el Viejo Mundo junto con los carros y los animales de tiro. La rueda llegó a Europa y Asia occidental en el cuarto milenio a. C., y al Valle del Indo hacia el tercer milenio a. C. Barbieri-Baja (2000) aboga por la existencia de vehículos chinos de ruedas cerca de 2000 a. C., aunque su referencia más antigua se data ca. 1200 a. C.
Entre las culturas americanas no prosperó, probablemente por la ausencia de grandes bestias que pudieran tirar de los vehículos, y porque las civilizaciones más avanzadas ocupaban terrenos escarpados. Han sido encontradas ruedas en objetos olmecas identificados como juguetes que se datan alrededor de 1500 a. C.
Evolución de la rueda de transporte
Las primeras ruedas eran simples discos de madera con un agujero central para insertarlas en un eje. La posterior invención de la rueda con radios permitió la construcción de vehículos más rápidos y ligeros; surge durante la cultura de Andronovo (2000 - 1200 a. C.), al norte de Asia Central .
La inclusión de llantas de hierro alrededor de las ruedas de los carros surge en el primer siglo antes de Cristo, en los pueblos celtas , además, fueron los primeros que usaron un tipo rudimentario de rodamiento en el eje: unos discos de madera muy dura; posteriormente, los romanos utilizaron anillos de bronce como rodamiento, a modo de buje . Por esa época, constructores daneses también probaron con éxito un sistema de cojinetes con rodillos de madera, que hacían girar la rueda con menor fricción.
No hubo grandes modificaciones hasta el siglo XIX, cuando se generaliza el uso de metales en la elaboración de maquinarias; en la década de 1880, se inventaron los neumáticos para ruedas; en el siglo XX se construyen ruedas de las más variadas aleaciones. La evolución de la rueda fue pareja con el desarrollo del automóvil , que exigía mayor resistencia, mayor adherencia al suelo y menor desgaste. El problema principal, las pinchaduras, fue resuelto con la aparición de las primeras cubiertas sin cámara, a partir de 1960 .
Otros usosEn la Edad Media y el Renacimiento se idearon perfeccionamientos técnicos que encontraron aplicación en ingenios de hidráulica y militares. Con la Revolución industrial la rueda comenzó a utilizarse para la transmisión de pares motrices, preferentemente, siendo el principal elemento de la civilización de las máquinas.
Restos arqueológicosCerca de la zona norte del Cáucaso se encontraron varias fosas, en las que desde 3700 a. C. habían sido enterradas personas con sus carros. En Eslovenia (2003) se halló una rueda cuya antigüedad se dató entre 5100 y 5350 años (3100 - 3350 a. C.) 2 En la ciudad de Ur se descubrió un bajorrelieve de mediados del siglo XXV a. C., el carro de los felinos, la representación más antigua conservada de la rueda como elemento propulsor.


CUÑA

La cuña es una máquina simple que consiste en una pieza de madera o de metal terminada en ángulo diedro muy agudo. Técnicamente es un doble plano inclinado portátil. Sirve para hender o dividir cuerpos sólidos, para ajustar o apretar uno con otro, para calzarlos o para llenar alguna raja o hueco.
El funcionamiento de la cuña responde al mismo principio que el del plano inclinado. Al moverse en la dirección de su extremo afilado, la cuña genera grandes fuerzas en sentido perpendicular a la dirección del movimiento. .
Ejemplos muy claros de cuñas son hachas , cinceles y clavos aunque, en general, cualquier herramienta afilada, como el cuchillo o el filo de las tijeras , puede actuar como una cuña.
la formula de la cuña es: FL=PH tomando en cuenta que P= a fuerza al igual que F L= igual a longitud H= igual a altura entoces decimos P*H sobre L


PALANCA

La palanca es una máquina simple que tiene como función transmitir una fuerza y un desplazamiento. Está compuesta por una barra rígida que puede girar libremente alrededor de un punto de apoyo llamado fulcro.
Puede utilizarse para amplificar la fuerza mecánica que se aplica a un objeto, para incrementar su velocidad o la distancia recorrida, en respuesta a la aplicación de una fuerza.
Historia
El descubrimiento de la palanca y su empleo en la vida cotidiana proviene de la época prehistórica . Su empleo cotidiano, en forma de cigoñales , está documentado desde el tercer milenio a. C. –en sellos cilíndricos de Mesopotamia – hasta nuestros días. El manuscrito más antiguo que se conserva con una mención a la palanca forma parte de la Sinagoga o Colección matemática de Pappus de Alejandría , una obra en ocho volúmenes que se estima fue escrita alrededor del año 340 . Allí aparece la famosa cita de Arquímedes :

«Dadme un punto de apoyo y moveré el mundo».
Al heleno Arquímedes se le atribuye la primera formulación matemática del principio de la palanca.
Ley de la palancaEn física , la ley que relaciona las fuerzas de una palanca en equilibrio se expresa mediante la ecuación:
Ley de la palanca: Potencia por su brazo es igual a resistencia por el suyo.Siendo P la potencia, R la resistencia, y Bp y Br las distancias medidas desde el fulcro hasta los puntos de aplicación de P y R respectivamente, llamadas brazo de potencia y brazo de resistencia.
Si en cambio una palanca se encuentra rotando aceleradamente, como en el caso de una catapulta , para establecer la relación entre las fuerzas y las masas actuantes deberá considerarse la dinámica del movimiento en base a los principios de conservación de cantidad de movimiento y momento angular .


PLANO INCLINADO

El plano inclinado es una máquina simple que consiste en una superficie plana que forma un ángulo agudo con el suelo y se utiliza para elevar cuerpos a cierta altura.
Tiene la ventaja de necesitarse una fuerza menor que la que se emplea si levantamos dicho cuerpo verticalmente, aunque a costa de aumentar la distancia recorrida y vencer la fuerza de rozamiento.
Las leyes que rigen el comportamiento de los cuerpos en un plano inclinado fueron enunciadas por primera vez por el matemático Simon Stevin , en la segunda mitad del siglo XVI .
Para analizar las fuerzas existentes sobre un cuerpo situado sobre un plano inclinado, hay que tener en cuenta la existencia de varios orígenes en las mismas.
En primer lugar se debe considerar la existencia de una fuerza de gravedad , también conocida como peso , que es consecuencia de la masa (M) que posee el cuerpo apoyado en el plano inclinado y tiene una magnitud de M.g con una dirección vertical y representada en la figura por la letra G.Existe además una fuerza normal (N), también conocida como la fuerza de reacción ejercida sobre el cuerpo por el plano como consecuencia de la tercera ley de Newton , se encuentra en una dirección perpendicular al plano y tiene una magnitud igual a la fuerza ejercida por el plano sobre el cuerpo. En la figura aparece representada por N y tiene la misma magnitud que F2= M.g.cosα y sentido opuesto a la misma.Existe finalmente una fuerza de rozamiento , también conocida como fuerza de fricción (FR), que siempre se opone al sentido del movimiento del cuerpo, su magnitud depende tanto del peso como de las características superficiales del plano inclinado y la superficie en contacto del cuerpo que proporcionan un coeficiente de rozamiento . Esta fuerza debe tener un valor igual a F1=M.g.senα para que el cuerpo se mantenga en equilibrio. En el caso en que F1 fuese mayor que la fuerza de rozamiento el cuerpo se deslizaría hacia abajo por el plano inclinado. Por tanto para subir el cuerpo se debe realizar una fuerza con una magnitud que iguale o supere la suma de F1 + FR.





POLEA


Una polea, es una máquina simple que sirve para transmitir una fuerza. Se trata de una rueda , generalmente maciza y acanalada en su borde, que, con el curso de una cuerda o cable que se hace pasar por el canal ("garganta", se usa como elemento de transmisión para cambiar la dirección del movimiento en máquinas y mecanismos. Además, formando conjuntos —aparejos o polipastos — sirve para reducir la magnitud de la fuerza necesaria para mover un peso.
Según definición de Hatón de la Goupillière, «la polea es el punto de apoyo de una cuerda que moviéndose se arrolla sobre ella sin dar una vuelta completa» 1 actuando en uno de sus extremos la resistencia y en otro la potencia.

HistoriaLa única nota histórica sobre su uso se debe a Plutarco , quien en su obra Vidas paralelas (c. 100 a. C. ) relata que Arquímedes , en carta al rey Hierón de Siracusa , a quien lo unía gran amistad, afirmó que con una fuerza dada podía mover cualquier peso e incluso se jactó de que si existiera otra Tierra yendo a ella podría mover ésta. Hierón, asombrado, solicitó a Arquímedes que realizara una demostración. Acordaron que el objeto a mover fuera un barco de la armada del rey, ya que Hierón creía que éste no podría sacarse de la dársena y llevarse a dique seco sin el empleo de un gran esfuerzo y numerosos hombres. Según relata Plutarco, tras cargar el barco con muchos pasajeros y con las bodegas repletas, Arquímedes se sentó a cierta distancia y tirando de la cuerda alzó sin gran esfuerzo el barco, sacándolo del agua tan derecho y estable como si aún permaneciera en el mar.


TORNILLO

Se denomina tornillo (Elemento de union Temporal) a un elemento u operador mecánico cilíndrico dotado de cabeza, generalmente metálico, aunque pueden ser de madera o plástico, utilizado en la fijación de unas piezas con otras, que está dotado de una caña roscada con rosca triangular, que mediante una fuerza de torsión ejercida en su cabeza con una llave adecuada o con un destornillador . Se puede introducir en un agujero roscado a su medida o atravesar las piezas y acoplarse a una tuerca . 1
El tornillo deriva directamente de la máquina simple conocida como plano inclinado y siempre trabaja asociado a un orificio roscado. 2 Los tornillos permiten que las piezas sujetas con los mismos puedan ser desmontadas cuando la ocasión lo requiera.