Interm�viles o de primer g�nero
Interresistentes o de segundo g�nero
Interpotentes o de tercer g�nero
Corresponde a la sesi�n de GA 7.10 SIMPLES..., PERO EFECTIVAS
Todos los aparatos que se utilizan com�nmente para obtener una fuerza grande aplicando una fuerza peque�a, se conocen como m�quinas simples, las maquinas simples est�n clasificadas en:
Se define a la palanca como una barra r�gida apoyada en un punto sobre la cual se aplica una fuerza peque�a para obtener una gran fuerza en el otro extremo; la fuerza peque�a se denomina potencia (p) y la gran fuerza, resistencia (R), al eje de rotaci�n sobre el cual gira la palanca se llama punto de apoyo o fulcro (A).
Al utilizar palancas se aplica el principio de los momentos donde una de las fuerzas hace girar la palanca en un sentido y la otra en sentido contrario.
De acuerdo con la posici�n de la potencia y de la resistencia con respecto al punto de apoyo, se consideran tres clases de palancas, que son:
Interm�viles o de primer g�nero
Interresistentes o de segundo g�nero
Interpotentes o de tercer g�nero
Las palancas interm�viles tienen el punto de apoyo cerca de la resistencia, quedando con un brazo de palanca muy corto como en las tijeras o pinzas de mec�nico o similares.
Las palancas interresistentes tienen el punto de apoyo en un extremo de la palanca, la potencia en otro extremo y la resistencia en alg�n punto intermedio, como en las carretillas o en los diablos.
Las palancas interpotentes aplican la potencia en cualquier punto entre la resistencia y el punto de apoyo como sucede con las pinzas para tomar el pan o las ensaladas, o en las de depilar.
Despu�s de observar estos datos y basados en el principio de los momentos, podemos llegar a la expresi�n matem�tica:
La expresi�n anterior indica el equilibrio de momentos, �ste se obtiene cuando la multiplicaci�n de la fuerza (F) por su brazo de palanca (a) es igual al producto de la resistencia (R) por su brazo de palanca (b).
Un minero necesita levantar una roca que pesa 400 kg (fuerza) con una palanca cuyo brazo de palanca (a) mide 3 m, y el de resistencia (b) 70 cm, �qu� fuerza se necesita aplicar para mover la roca?
�Qu� longitud tiene el brazo de palanca (a) de una carretilla, si al aplicarle una fuerza de 4 kgf levanta una carga de 20 kgf de arena (R) y su brazo de palanca mide 0.20 m?
La fuerza (F) que se aplica a unas cizallas es de 20 N, siendo su brazo de palanca (a) de 60 cm. �Cu�l ser� la resistencia de una l�mina si se encuentra a 20 cm (b) del punto de apoyo?
Las poleas han sido clasificadas como m�quinas simples, son discos con una parte acanalada o garganta por la que se hace pasar un cable o cadena; giran alrededor de un eje central fijo y est�n sostenidas por un soporte llamado armadura.
Existen poleas fijas y poleas m�viles .
En las poleas fijas el eje se encuentra fijo, por lo tanto, la polea no se desplaza, con su uso no se obtiene ventaja mec�nica, ya que en uno de los extremos estar� sujeta la carga y en el otro se aplicar� la fuerza para moverla, �sta ser� de la misma magnitud.
La polea fija solamente se utiliza para cambiar la direcci�n o sentido de la fuerza. Por lo mismo, su f�rmula es F = C, siendo (c) la carga. Las poleas se usan mucho en las obras de construcci�n para subir materiales, para sacar agua de los pozos, etc�tera.
En las poleas m�viles el punto de apoyo est� en la cuerda y no en el eje, por lo tanto puede presentar movimientos de traslaci�n y rotaci�n. Como el caso de dos personas que cargan una bolsa, cada una de ellas hace las veces de una polea y sus brazos las veces de cuerdas, el peso se reparte entre los dos y se produce una ventaja mec�nica, que se expresa como F = c/2, siendo F = fuerza, C = carga; el esfuerzo se reduce a la mitad.
Si se tienen m�s de dos cuerdas y por lo tanto varias poleas, se tendr� un aparato llamado polipasto o aparejo, aumentando el n�mero de poleas y por lo tanto de cables, el esfuerzo se reduce. Para contar el n�mero de cables no se debe tomar en cuenta el primero de ellos, expres�ndose matem�ticamente como: F = c/n, donde: c = carga y n = n�mero de poleas o cables.
Si se requiere levantar una carga de 80 kgf con una polea fija, �qu� fuerza deber� aplicarse?
�Qu� fuerza se requiere para levantar una carga de 74 kgf, si se utiliza una polea m�vil?
�Qu� fuerza necesitar� aplicar un individuo para cargar un muelle de 350 kgf, si utiliza un polipasto de 3 poleas?
La superficie plana que tiene un extremo elevado a cierta altura, forma lo que se conoce como plano inclinado o rampa, que permite subir o bajar objetos con mayor facilidad y menor esfuerzo desliz�ndolos por �ste, que realizando el trabajo en forma vertical.
Los elementos del plano inclinado son:
fuerza necesaria para subir la carga (F)
Del trabajo realizado en un plano inclinado se obtiene la siguiente expresi�n:
de la cual se puede tener como inc�gnita cualquiera de los elementos, haciendo el despeje adecuado.
�Qu� fuerza necesita aplicar un individuo para subir un barril a un cami�n que pesa 150 N por un plano inclinado de 3 m de longitud, colocado a una altura de 1.50 m?
El torno es una m�quina simple, constituida por un cilindro de radio (r), que gira sobre un eje, a trav�s de una manivela con radio (R), a la cual se le aplica una fuerza (F), que hace enrollar la cuerda en el cilindro subiendo la carga (C) sostenida en el otro extremo. Este tipo de m�quinas simples se emplea generalmente para sacar agua de los pozos.
La aplicaci�n se encuentra en: tornos manuales, cabestrantes, etcetera., la expresi�n matem�tica de un torno es:
en donde haciendo los despejes adecuados se puede tener cualquier elemento como inc�gnita.
�Qu� fuerza se necesita aplicar a un torno, si el radio del cilindro es de 7 cm y el que describe la manivela es de 25 cm, la carga es de 250 kgf?
El tornillo es una aplicaci�n del plano inclinado, que en este caso est� enrollado, al introducirse en alg�n material el rozamiento es demasiado, evitando de esta manera que sea expulsado por la fuerza de resistencia.
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