APUNTES DE TECNOLOGÍA 1ºESO MECANISMOS

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1 APUNTES DE TECNOLOGÍA 1ºESO MECANISMOS

2 1. INTRODUCCIÓN MECANISMO: Son elementos destinados a transmitir y/o transformar fuerzas y/o movimientos desde un elemento motriz (motor) a un elemento conducido (receptor). Los mecanismos permiten al ser humano realizar determinados trabajos con mayor comodidad y menor esfuerzo. TIPOS DE MOVIMIENTOS. - Lineal: El objeto se mueve describiendo una línea recta. - Circular: El objeto se mueve describiendo una circunferencia o arco de circunferencia. ELEMENTOS DE UN MECANISMO - Movimiento de entrada: Movimiento que realiza una persona, animal o un motor sobre alguna parte del mecanismo. - Movimiento de salida: Movimiento que realiza el propio mecanismo sobre otra parte de sí mismo Ejemplos de mecanisms. Identifica los movimientos de entrada y salida TIPOS DE MECANISMOS - Mecanismos de transmisión: Los movimientos de entrada y salida son del mismo tipo (los dos lineales o los dos circulares) - Mecanismos de transmisión lineal: Los dos movimientos son lineales - Mecanismos de transmisión circular: Los dos movimientos son circulares. - Mecanismos de transformación: Los movimientos de entrada y salida son de distinto tipo (uno lineal y otro circular) DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA 1

3 2. MECANISMOS REDUCTORES Y MULTIPLICADORES Uno de los objetivos de los mecanismos es conseguir realizar un movimiento con menor esfuerzo que si lo hiciéramos sin él. Para ello tenemos los mecanismos REDUCTORES. Con una fuerza pequeña se levanta un peso enorme. Fuerza pequeña a la entrada Fuerza grande a la salida El mecanismo no puede crear fuerza GRATIS. A costa de ganar fuerza, con el mecanismo perdemos velocidad. La piedra se moverá más lenta que las manos de la persona. Velocidad grande a la entrada Velocidad pequeña a la salida Sin embargo hay otros mecanismos que tienen el efecto contrario. Se necesita realizar más fuerza que si no utilizáramos el mecanismo. Son los mecanismos MULTIPLICADORES. Las ruedas giran más rápido que los pedales Velocidad pequeña a la entrada Velocidad grande a la salida El mecanismo no puede crear velocidad GRATIS. A costa de ganar velocidad, perdemos fuerza. Si giramos la rueda con la mano, nos costará menos que si lo hacemos a través de los pedales. Fuerza grande a la entrada Fuerza pequeña a la salida CUADRO RESUMEN MECANISMO REDUCTOR Pierde Velocidad // Gana Fuerza MULTIPLICADOR Gana Velocidad // Pierde Fuerza Elemento de Entrada Elemento de Salida Elemento de Entrada Elemento de Salida VELOCIDAD RÁPIDO LENTO LENTO RÁPIDO FUERZA DÉBIL FUERTE FUERTE DÉBIL DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA 2

4 3. TIPOS DE MECANISMOS DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA 3

5 4. LA PALANCA DEFINICIÓN: Es una barra rígida que gira en torno a un punto de apoyo o fulcro. Cualquier fuerza que se aplique sobre la barra hace que ésta gire respecto al punto de apoyo. En la siguiente imagen se observan los elementos que componen la palanca. TIPOS DE PALANCA: R (Resistencia): Peso que se desea levantar. Fuerza que se opone al movimiento F (Fuerza): Fuerza que el usuario realizará con objeto de levantar el peso. Punto de apoyo (Fulcro): Punto sobre el que gira la barra. si d>r reductor // si d<r multiplicador CÁLCULOS: F x d = R x r F = fuerza a realizar R = peso a levantar d = distancia de F al punto de apoyo r = distancia de R al punto de apoyo DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA 4

6 EJERCICIOS: en todos los ejercicios tendremos como dato 3 de los 4 datos y tendremos que calcular el que falta. El que falta puede ser cualquiera de los 4. Las fórmulas para cada caso son las siguientes. F = (R x r) / d R = (F x d) / r d = (R x r) / F r = (F x d) / R EJEMPLOS DE EJERCICIOS: 1) Qué fuerza habrá que realizar para levantar un peso de 50 kg si utilizamos una palanca de 1º grado en la que hacemos la fuerza a 2 metros del punto de apoyo y la carga a levantar se sitúa a 1 metro del punto de apoyo? Sol: 25 kg 2) A qué distancia del punto de apoyo deberíamos hacer la fuerza en el ejercicio anterior, si queremos poder levantar el peso de 50 kg, haciendo sólo 10 kg de fuerza, manteniendo la carga a 1 metro del punto de apoyo? Sol: 5 m 3) Si mantenemos los 2 metros de distancia del ejercicio 1 y queremos levantar el peso de 50 kg, haciendo sólo una fuerza de 10 kg, a qué distancia del punto de apoyo debemos situar la carga? Sol: 0,4 m (40 cm) 4) Qué peso podemos levantar con la palanca del ejercicio 1, si ejercemos una fuerza de 50 kg? Sol: 100 kg DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA 5

7 5. LA POLEA FIJA DEFINICIÓN: Es una rueda acanalada por donde se introduce una cuerda o correa. Se utilizan para elevar cargas con mayor comodidad, ya que cambian el sentido de la fuerza. Para elevar un peso con la polea, en lugar de hacer fuerza hacia arriba, habrá que hacerlo hacia abajo. La fuerza que hay que ejercer es la misma, pero hacia abajo podemos hacer más fuerza, al utilizar nuestro propio peso. Como la FUERZA = RESISTENCIA es un mecanismo donde el efecto de la fuerza no aumenta ni disminuye. 6. LA POLEA MÓVIL La polea móvil es un mecanismo similar a la polea fija, con la gran ventaja que le permite subir pesos con menos esfuerzos. Como se observa en la siguiente figura, La fuerza necesaria (F) para elevar un cuerpo (R) es menor que el peso del propio cuerpo. F=R/2 Recuerda: En la figura siguiente se observa el secreto de por qué se puede levantar un peso aplicando una fuerza menor. Dada la configuración del sistema, la distancia que sube el peso es menor que la distancia que baja la cuerda por el lado de la Fuerza. Esto quiere decir que la velocidad de subida del peso es inferior a la velocidad que le aplica la fuerza. Esta disminución de velocidad es la que permite multiplicar la fuerza. - Mecanismos que disminuyen la velocidad, aumentan la fuerza. - Mecanismos que aumentan la velocidad, disminuyen la fuerza. DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA 6

8 7. POLIPASTO POTENCIAL Un polipasto es un conjunto de poleas, en el que alguna o algunas poleas están fijas y otras móviles. Si tenemos sólo 1 polea fija, estamos hablando de un polipasto potencial. Como se observa en la figura, la fuerza necesaria a aplicar, será inferior al peso a levantar. La fuerza necesaria dependerá del número de poleas móviles que tenga el polipasto. 8. POLIPASTO FACTORIAL donde n es el número de poleas móviles. DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA 7

9 9. ENGRANAJES Un engranaje son dos ruedas dentadas engranadas entre sí. Cuando una gira (gracias a un motor o a la fuerza de una persona o animal) la otra rueda se ve arrastrada, ya que los dientes de la primera rueda empujan a los dientes de la segunda. La primera rueda (la que es movida por el motor, la persona o el animal) es la rueda motriz (elemento motriz) y la arrastrada es la rueda conducida (elemento conducido) IMPORTANTE: El sentido de giro de las ruedas cambia de una a otra. Si una gira en sentido horario, la otra lo hará en sentido antihorario. Siempre girará más rápido la rueda más pequeña. Y los cálculos se realizarán con la siguiente fórmula. Como ves, la fórmula tiene el mismo aspecto que la de la palanca. Se resuelve de la misma manera. En todos los problemas conoceremos 3 de los 4 datos y nos pedirán calcular el desconocido. Éste puede ser cualquiera de los cuatro. Multiplicador o Reductor? Si la Rueda motriz es la pequeña REDUCTOR Si la Rueda motriz es la grande MULTIPLICADOR DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA 8

10 10.RUEDAS DE FRICCIÓN Las ruedas de fricción son parecidos a los engranajes, con la diferencia de que la transmisión del movimiento se realiza por rozamiento. En los engranajes eran los dientes los que transmitían el movimiento. La primera rueda (la que es movida por el motor, la persona o el animal) es la rueda motriz (elemento motriz) y la arrastrada es la rueda conducida(elemento conducido). IMPORTANTE: Fíjate que el sentido de giro de las ruedas cambia de una a otra. Si una gira en sentido horario, la otra lo hará en sentido antihorario. La fórmula para calcular las velocidades es similar a la de los engranajes, cambiando el número de dientes (Z) por el diámetro de las ruedas (D) Igual que en los engranajes, dependiendo del tamaño de las ruedas, el mecanismo será reductor (reduce la velocidad) o multiplicador (aumenta la velocidad). Se considera que la rueda 1 es la motriz (aunque no esté dibujado el motor o la persona que mueve la rueda) DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA 9

11 11.ENGRANAJES CON CADENA Engranajes con cadena son dos ruedas dentadas, unidas con una cadena, en cuyos eslabones se introducen los dientes de ambas ruedas. Es la cadena quien transmite el movimiento y la fuerza de una rueda a otra. La gran diferencia con respecto al engranaje, es que en esta ocasión las ruedas giran en el mismo sentido, mientras que antes lo hacían en sentidos inversos. La fórmula para calcular las velocidades es la misma que para los engranajes: 12. POLEAS CON CORREA Poleas con correa son ruedas de fricción unidas mediante una correa. Es la correa quien transmite el movimiento y al fuerza de una rueda a otra. La principal diferencia con respecto a las ruedas de fricción es que ahora las dos ruedas girará en la misma dirección. La fórmula de cálculo es la misma Siendo : D1= Diámetro de la rueda motriz N1= Velocidad de la rueda motriz (rpm) D2= Diámetro de la rueda conducida N2= Velocidad de la rueda conducida (rpm) DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA 10

12 13. TORNILLO SINFIN El tornillo sinfín está compuesto por un tornillo, cuya rosca está engranada con los dientes de una rueda dentada. Como se observa en la figura, el giro del tornillo(elemento motriz) obliga a girar a la rueda dentada (elemento conducido). El giro de la rueda dentada es mucho más lento. Cada vuelta que da el tornillo, avanza un diente de la rueda. Cuantos más dientes tenga la rueda, más despacio girará esta. Se trata, por tanto, de un elemento reductor, en el que el elemento conducido gira más despacio que el motor. En el mecanismo perdemos mucha velocidad, pero también ganamos mucha fuerza. DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA 11