MECANISMOS. Indice. 3r ESO 35

Transcripción

1 Indice OBJETIVOS Y PLAN DE TRABAJO INTRODUCCIÓN DEFINICIÓN DE MECANISMO CLASIFICACIÓN DE SISTEMAS DE TRANSMISIÓN LINEAL LA PALANCA LA POLEA FIJA LA POLEA MÓVIL I EL POLIPASTO SISTEMAS DE TRANSMISIÓN CIRCULAR RUEDAS DE FRICCIÓN RELACIÓN DE VELOCIDADES RELACIÓN DE TRANSMISIÓN SISTEMA DE POLEAS CON CORREAS SISTEMA DE ENGRANAJES SISTEMA DE ENGRANAJES POR CADENA TORNILLO SIN FIN TRENES TRANSFORMACIÓN DEL MOVIMIENTO DE CIRCULAR A RECTILINEO DE CIRCULAR A RECTILINEO ALTERNATIVO 60 ACTIVIDADES DE CONSOLIDACIÓN 64 ACTIVIDADES DE AMPLIACIÓN 75 3r ESO 35

2 Objetivos Definición de máquina, mecanismo, eje de transmisión, elemento motriz y conducido. Concepto de giro (sentido horario y sentido antihorario), velocidad circular. Identificar y valorar los mecanismos trans. lineal; palancas, poleas fijas y polipastos. Analizar la palanca, la polea fija y el polipasto. Comprender la diferente tipología de las palancas Diferenciar entre multiplicador y reductor de velocidad. Calcular las relaciones de transmisión de diferentes mecanismos. Identificar, valorar y analizar los diferentes mecanismos de transmisión circular. Identificar, valorar y analizar los diferentes mecanismos de transformación del movimiento. Describir: o o La estructura (empotramiento, articulación y triangulación) Los mecanismos (poleas fijas, poleas con correas, engranajes con cadenas, tornillo y tuerca, tornillo sin fin, piñón y cremallera, biela y maneta, excéntrica y leva) o Los efectos encadenados en un objeto o proyecto. 3r ESO 36

3 Plan de trabajo: Actividades ACTIVIDAD Fecha entrega Sesión 1 Ejercicios PALANCAS; 1, 2, 3 y 6 Sesión 2 Ejercicios MAQUINAS SIMPLES; 4 y 5 Sesión 3 TRABAJO MONOGRAFICO SOBRE ARQUÍMEDES Sesión 4 Ejercicios RUEDAS DE FRICCIÓN; 13, 14 y 24 Sesión 5 Ejercicios POLEAS ; 7, 15 y 23 Sesión 6 Ejercicios ENGRANAJES ; 17, 8, 9, 10 y 12 Sesión 7 Ejercicios TRENES ; 11, 18, 19 y 20 Sesión 8 Ejercicios TRENES ; 21, 22, 25 y 26 Sesión 9 Ejercicios TRENES ; 27, 28, 29 y 30 Sesión 10 Ejercicios de REPASO; 31, 32, 33 y 34 Sesión 11 Ejercicios de REPASO; 35, 36, 37 y 38 Sesión 14 Ejercicios de TRANSFORMACIÓN; 16 y analisis de máquinas Sesión 15 Evaluación 3r ESO 37

4 1.- Introducción. Nuestra vida diaria esta llena de máquinas. Un coche, un ascensor, una lavadora, etc. Normalmente una máquina tiene capacidad de movimiento. Las máquinas son aparatos que reducen el esfuerzo necesario para realizar un trabajo. En casi todas las máquinas podemos encontrar estos componentes: La estructura: sirve de apoyo y protección para el resto de los componentes. Puede ser de diferentes materiales. Los mecanismos: transmiten y transforman las fuerzas y los movimientos. En este tema trata sobre estos exclusivamente. El motor: da energía mecánica a partir de cualquier otra. Hay diferentes tipos de motores, eléctricos, neumáticos, quimicos, incluso el hombre puede sel el elemento motor. Los actuadores: transforman el movimiento en trabajo. Reciben la energía en forma de movimiento y realizan un trabajo que nos es útil. Los dispositivos de mando regulación y control: controlan el funcionamiento de la máquina. El movimiento en la máquina es generado por un elemento motriz o conductor, y un elemento receptor o conducido recibe el movimiento para hacer un trabajo útil. El primero lo genera el componente motor. El segundo lo recibe el actuador. 3r ESO 38

5 Habitualmente, el movimiento motriz debe de ser modificado y adecuarlo para el elemento conducido. Por ejemplo cuando vamos en bicicleta el elemento motriz son nuestras piernas y el elemento conducido es la rueda de detrás. El movimiento de la pierna es transformado por el pedal y es transmitido del pedal a la rueda por el plato, la cadena y el piñón. Los elementos de las máquinas encargadas de transmitir o transformar el movimiento se denominan. No generan por ellos solos fuerza o movimiento. Si hablamos de energía cualquier mecanismo convierte energía mecánica en mecánica, pero cambiando algunos parametros. Un mecanismo puede transformar o solo transmitir un movimiento. 2.- Definición de mecanismo. En nuestra vida diaria estamos rodeados de objetos que se mueven o tienen capacidad de movimiento, como por ejemplo, el sistema de engranajes con cadena de una bicicleta, la palanca de un balancín, o la polea de un ascensor. En todos los casos nos hacen la vida mas cómoda. Como hemos dicho antes siempre resulta indispensable un elemento motriz que origine el movimiento. Este se transforma y se transmite a través de los mecanismos. Llegando a los elementos receptores. Un mecanismo es un dispositivo que transforma o transmite el movimiento producido por un elemento motriz en un movimiento deseado en un receptor La transformación de la fuerza y el movimiento produicido por un motor se produce exclusivamente mediante los mecanismos. Estos van acompañados de ejes de transmisión, que son piezas cilíndricas sobre las cuales se colocan los mecanismos y facilitan su giro. 3r ESO 39

6 El movimiento y la fuerza pueden ser lineales o circulares. Si son circulares, en función del sentido de giro, se les llama Horario o Antihorario. La velocidad en un movimiento circular se mide en r.p.m. 3.- CLASIFICACIÓN DE LOS Segun su función los mecanismos se clasifican en: Mecanismos de transmisión: Son aquellos que el movimiento y la fuerza varian en sentido y magnitud pero no cambian. Osea si el movimiento motriz es circular el movimiento conducido también es circular. Y si el movimiento motriz es lineal, el conducido sigue siendo lineal. Mecanismos de transformación: Son aquellos que el movimento y la fuerza cambian. Por ejemplo si el movimiento motriz es circular y el movimiento conducido cambia a líneal. 3r ESO 40

7 3.1.- Mecanismos de transmisión del movimiento: PALANCAS de TRANSMISIÓN LINEAL POLEA FIJA POLEA MÓVIL Y POLIPASTO de TRANSMISIÓN CIRCULAR POLEAS CON CORREAS RUEDAS DE FRICCIÓN ENGRANAJES CON CADENA ENGRANAJES TORNILLO SIN FIN-CORONA 3r ESO 41

8 3.2.- Mecanismos de transformación del movimiento: TRANSFORMACIÓN DEL MOVIMIENTO CIRCULAR EN RECTILINEO PIÑÓN-CREMALLERA MANIVELA TORNO TORNILLO TUERCA TRANSFORMACIÓN DEL MOVIMIENTO CIRCULAR EN RECTILINEO ALTERNATIVO BIELA MANIVELA LEVA CIGÜEÑAL EXCÉNTRICA 3r ESO 42

9 4.- SISTEMAS DE TRANSMISIÓN LINEAL Transmiten el movimiento, la fuerza y la poténcia de forma lineal desde el elemento motriz al receptor. Estos mecanismos pueden tener diferentes propositos: Transmitir movimientos de un punto a otro, aunque cambie de sentido. Convertir las fuerzas pequeñas en fuerzas grandes. Aumentar los movimientos pequeños PALANCA Como hemos explicado antes la palanca transmite el movimiento de forma lineal. Su definición es la siguiente: La palanca es un mecanismo consistente en una barra rígida que puede oscilar sobre un punto de apoyo o fulcro. Representación de una palanca. Los elementos imprescindibles de cualquier palanca son: La barra rigida. El punto de apoyo o fulcro. La potencia o fuerza ejercida por el elemento motriz. La resistencia o peso del elemento conducido. 3r ESO 43

10 Ejemplos de aplicaciones en máquinas son: Una caretilla transmite el movimiento del mango a las ruedas y aumenta mi fuerza para llevar cargas pesadas Un remo transmite el movimiento, pero a diferencia del ejemplo anterior aumenta el movimiento del marinero en el otro extremo del remo TIPOS DE PALANCAS Hay tres tipos de palancas, de primer grado, de segundo grado y de tercer grado, en función de su comportamiento. Se distinguen facilmente por la situación relativa del fulcro, la resistencia y la fuerza. PRIMER GRADO SEGUNDO GRADO TERCER GRADO El punto de apoyo esta en medio La resistencia esta en medio La fuerza esta en medio 3r ESO 44

11 LEY DE LA PALANCA Por medio de una palanca podemos amplificar nuestra fuerza colocando convenientemente el punto de apoyo, la resistencia y el punto donde aplicaremos la nuestra fuerza o potencia. LEY DE LA PALANCA: el producto de la fuerza por distancia de esta al fulcro és igual al producto de la resistencia por distancia de esta. F d f = R dr Si la fuerza aplicada es mayor que el peso levantado se dice que la palanca tiene desventaja mecanica. F R Al contrario si realizamos una potencia o fuerza inferior a la carga o peso a vencer, hablamos de ventaja mecanica. F R 3r ESO 45

12 4.2 POLEA FIJA. La polea es una rueda ranurada que gira alrededor de un eje. Este se haya subjeto a una superfície fija y facilita su giro. Por la ranura de la polea se hace pasar una cuerda, que permite vencer de forma cómoda, una resistencia R, aplicando una fuerza F. En la polea en situación de equilibrio, cuando esta parada, la fuerza es igual a la resistencia. En el momento que la fuerza es más grande que la resistencia, esta empezarà a subir. Una forma de verlo, es como una aplicación de la ley de la palanca. Las distancias de la fuerza y de la resistencia coinciden con el radio. Por lo tanto ambas son iguales las distancias. En consecuencia la fuerza y la reistencia son siempre iguales. F = R La fuerza aplicada para subir la resistencia debe ser ligeramente superior a esta. La ventaja es que la fuerza la haremos hacia abajo, con la ayuda de la gravedad. También cabe decir, si queremos subir la resistencia una altura de 1m, habrá que estirar 1 metro de longitud de cuerda. 3r ESO 46

13 4.3 POLEA MÓVIL Y POLIPASTO La polea móvil es un conjunto de dos poleas, una de las cuales esta fija en una estructura, mientras que la otra se desplaza linealmente. De esta manera el esfuerzo realizado para vencer la resistencia se reduce a la mitad respecto a la polea fija. Por eso este tipos de poleas permiten levantar cargas con menos esfuerzo. Como se observa en la figura, para levantar un peso de 100N, solo hay que aplicar un esfuerzo de 50N. El inconveniente radica en la longitud de la cuerda a estirar. Es el doble que en la polea fija. Por ejemplo para subir el peso 50 cm. es necesario estirar 100 cm. de cuerda. La formula general que se puede aplicar a la polea móvil es: Fuerza = Resistència 2 Los polispastos son combinaciones de poleas, fijes y móviles, con las que conseguimos cambiar la dirección de la fuerza que realizamos y ademas la podemos ampliar para levantar cargas mucho mayores que nuestro esfuerzo. 3r ESO 47

14 Se puede ver como varias poleas movidas una a continuación de la otra. Cada polea fija partirá por la mitad el peso a subir, pero también doblará la longitud de la cuerda que tendremos que desplazar. Cuanta fuerza habrà que hacer para levantar la carga? Aplicando la formula, solo será necesario aplicar una fuerza de 30 N para levantar un peso de 120 N. Analizando el reparto de cargas en cada polea movil vemos que cada una soporta un peso de 60 N, y la cuerda reparte este peso en dos. En definitiva en el extremo de la cuerda hay que aplicar una fuerza ligeramente superior a 30 N para levantar el peso. En contrapartida la longitud de la cuerda estirada cuadriplicara (2n) la altura a la que se eleve el peso. n ; és el numero de poleas fijas Fuerza = Resistència 2 n RECUERDA! 10 N equivale aproximadamente a 1 Kg 3r ESO 48

15 5.- SISTEMAS DE TRANSMISIÓN CIRCULAR Transmiten el movimiento, la fuerza y la potencia de forma circular desde el elemento motriz al conducido o receptor RUEDAS DE FRICCIÓN Son dos ruedas que estan en contacto. Una, la motriz al moverse provoca el movimiento de la receptora, gracias al rozamiento entre las dos. Características: El sentido de giro de la receptora, es contrario al de la motriz. Para poder transmitir el movimiento es necesario que las dos ruedas esten en contacto. Solo se utilizan para transmitir potencias pequeñas. Debido al rozamiento y la presión a la que están sometidas, tienen mucho desgaste. Los ejes deben de estar próximos y ser paralelos entre sí. Aplicaciones: Se utilizan en electrónica e informática: equipos de sonido, video, impresoras. 3r ESO 49

16 5.2.- RELACIÓN ENTRE LA VELOCIDAD Y EL TAMAÑO. Si las dos ruedas, tienen el mismo tamaño, entonces la velocidad y la fuerza son iguales en la receptora y la motriz. Si la rueda motriz, es más pequeña que la receptora, la velocidad de la conducida disminuirá. Al conjunto se denomina REDUCTORA DE VELOCIDAD, en cambio la fuerza aumentara. Si la rueda motriz, es más grande que la receptora, la velocidad de la receptora aumenta. Al conjunto se le llama MULTIPLICADORA DE VELOCIDAD, en cambio la fuerza disminuira RELACIÓN DE TRANSMISIÓN. En todos los sistemas de transmisión, el aumento o la disminución de fuerza y velocidad depende del tamaño relativo entre el elemento motriz y conducido. Este tamaño relativo es inversamente proporcional a la velocidad relativa de las dos ruedas. Es la relación de transmisión. La relación de transmisión i es la proporción entre la velocidad de la conducida y de la motriz. Relación de transmisión i = n 2 / n 1 Una manera de entenderlo es como las vueltas que dará la rueda conducida con un número determinado de vueltas de la motriz. 3r ESO 50

17 Si el conjunto es multiplicador; la i es mayor que 1. Si el conjunto es reductor; la i es menor que 1. La relación de transmisión, en el caso de ruedas de fricción y de poleas con correa, es el cociente entre el diametro de la rueda motriz y la rueda receptora. n 1 D 1 Rueda motriz n2 D 2 Rueda conducida i = n 2 D 1 = n 1 D 2 Llamamos n, a la velocidad de las ruedas, se mide en revoluciones por minuto (rpm) D es el diámetro de las ruedas y se expresa en unidades de longitud. Ejemplo Calcula la relación de transmisión i = 500 /100 = 5 / 1 Significa que cuando la rueda motriz da una vuelta, la conducida gira cinco Es multiplicador 3r ESO 51

18 5.4.- SISTEMA DE POLEAS CON CORREAS Se trata de dos poleas situadas a una cierta distancia unidas por una correa. Las dos poleas giran simultaniamente por efecta del rozaminto de la correa. Los ejes suelen ser paralelos. Las dos poleas y los dos ejes suelen girar en el mismo sentido. Características El sentido de giro de la receptora es el mismo que de la motriz. Si quiere cambiar el sentido de giro se puede cruzar la correa. Los ejes deben de estar alejados. La correa también puede destensarse y no transmitir el movimento. Para solucionarlo se utilizan los tensores. La transmisión depende del rozamiento. La correa es un elemento que se desgasta. Para evitar el deslizamiento entre correa y polea, se pueden emplear correas dentadas. Dependiendo de la forma de la correa se pueden transmitir grandes velocidades o grandes potencias. Es un sistema reversible. Un ejemplo es el sistema de poleas en un taladro de columna. El calculo de la relación de transmisión es igual que en un sistema de ruedas de fricción. 3r ESO 52

19 5.5.- SISTEMAS DE ENGRANAJES Los engranajes son ruedas dentadas. Los dientes deben encajar entre si. Lógicamente el tamaño y la forma del diente tienen que ser iguales. El modulo de un engranaje informa de su tamaño. Permiten transmitir un movimento circular entre dos ejes próximos, ya sean paralelos, perpendiculares o oblicuos. Para eso se utilizaran diferentes engranajes cilíndricos, cónicos o helicoidales. El sistema tiene grandes ventajas; se reduce el espacio ocupado, la transmisión es más estable. Los engranajes son más fiables que las ruedas de fricción ya que no dependen del rozamiento. Por lo tanto pueden transmitir fuerzas y potencias mayores. Es un mecanismo reversible. Las dos ruedas giran en sentido opuesto. Los ejes deben de estar próximos. Se suele denominar a la rueda pequeña, piñón. Y a la grande, corona. 3r ESO 53

20 El cálculo de la relación de transmisión, en un sistema de engranajes, es identico que en un sistema de ruedas de fricción. Pero se sustituye el diámetro por el número de dientes de cada rueda dentada, Z. i = n 2 Z 1 = n 1 Z SISTEMA DE ENGRANAJES POR CADENA Són dos ruedas dentadas de ejes paralelos, situados a una cierta distáncia la motriz de la receptora, giran simultaneamente por efecto de una cadena metálica o correa dentada de neopreno, que engrana con los dos engranajes. Características: Los dos engranajes giran en el mismo sentido. Los eslabones de la cadena deben de ser iguales a los dientes de los engranajes en forma y tamaño. Permiten transmitir grandes potencias, sin perdida de velocidad. Debido a que no hay posibilidad de deslizamiento entre cadena y rueda. Es un sistema que requiere mantenimento.la cadena debe de ser engrasada y tensada. 3r ESO 54

21 Aplicaciones: Una bicicleta, una moto o maquinaria agricola. El cálculo de la relación de transmisión en un sistema de engranatges por cadena es identico a un sistema de engranajes: i = n 2 Z 1 D 1 = = n 1 Z 2 D 2 Ejemplo Si el piñon A tiene 10 dientes y gira a 200 rpm. La rueda B tiene 20 dientes. A que velocidad gira B? i = 10/20 = 1 / 2 n 2 = / 2 = 100 rpm 3r ESO 55

22 5.7.- TORNILLO SIN FIN Se trata de un tornillo que engrana con un engranaje, los ejes son perpendiculares. Este engranaje suele ser grande, por lo tanto recibe el nombre de corona. Por cada vuelta del tornillo, la corona gira un angulo correspondiente a un diente. En este mecanismo el elemento motriz debe de ser siempre el tornillo. Características: Es el sistema que más reduce la velocidad. No es reversible El cálculo de la relació de transmisión en un tronillo sin fin es identico a un sistema de engranajes. Eso sí, el numero de dientes del tornillo es siempre igual a 1. Z 1 = 1 3r ESO 56

23 5.8.- TRENES DE ENGRANAJES o DE POLEAS. Motriz Observa la figura, y lee las preguntas y sus respuestas: 1.- Considera que la rueda motriz es la de la izquierda, Z 1 y gira en sentido horario con una velocidad N 1. En que sentido giran el resto de engranajes? Z 3 y Z 5 giran en sentido horario, como la motriz. Z 2, Z 4 y Z 6 giran en sentido antihorario, como si fueran receptoras. 2.- Cuantas velocidades diferentes y ejes tiene el sistema? Tantas como ejes. Hay cuatro ejes. Por lo tanto habrá 4 velocidades diferentes. Fijate que si dos engranajes comparten un eje, forzosamente deben de girar a la misma velocidad. 3.- Considerando el tamaño de las ruedas, la velocidad en cada eje va aumentando o disminuyendo. Indica si es multiplicador o reductor el sistema. Reductor, cada pareja de engranajes va reduciendo la velocidad. 4.- El número de dientes de cada rueda es (Z 1 =Z 3 =Z 5 = 8 y Z 2 =Z 4 =Z 6 = 16). Calcula la relación de transmisión. i T = = = r ESO 57

24 6.- TRANSFORMACIÓN DEL MOVIMENTO Hasta ahora hemos visto mecanismos que únicamente transmiten el movimento lineal a lineal (palanca) y de circular a circular (poleas, engranajes). A veces es necesario convertir un movimento lineal en circular o viceversa. Se llama TRANSFORMACIÓN DEL MOVIMENTO TRANSFORMACIÓN DEL MOVIMIENTO DE CIRCULAR A RECTILINEO. A.- PIÑÓN-CREMALLERA Un piñón o rueda dentada, engrana con los dientes de una cremallera, es decir, una barra dentada. El piñón tiene un movimento circular y la cremallera un movimento lineal o rectilineo. Cuando el piñón gira, la cremallera es desplaza en un movimento rectilineo. 3r ESO 58

25 B.- TORNILLO - TUERCA Consta de un tornillo y de una tuerca o varilla roscada. Puede funcionar de dos formas: Si gira el tornillo y se mantiene fija la tuerca esta avanzará convirtiendo el movimiento giratorio en rectilineo. Si gira la tuerca y se mantiene en la misma posición; el tornillo se desplazará de forma lineal. Una característica de este mecanismo es que conjuga una alta reducción de velocidad con una gran multiplicación de la fuerza. Con poco esfuerzo giratorio, se consigue una elevada fuerza lineal. Piensa en un tornillo de banco o en el gato de un coche. Ambos con poca potencia consiguen una elevada presión o empuje. 3r ESO 59

26 C.- MANIVELA-TORNO Una manivela es una barra que esta unida a un eje al que hace girar. La fuerza necesaria para que el eje gire es menor que la que se aplica directamente. El mecanismo en que se basa este mecanismo es el torno. El cúal consta de un tambor girando alrededor de su eje, con el fin de desplazar un objeto TRANSFORMACIÓN DEL MOVIMENTO DE CIRCULAR A RECTILINEO ALTERNATIVO. El movimento rectilineo alternativo o de vaivén, es un movimento lineal con dos límites. El objeto avanza linealmente hasta que llega a un extremo, en ese momento, cambia de sentido y avanza hasta el extremo opuesto. Un ejemplo es el pistón de un motor o la rueda de un tren de vapor. 3r ESO 60

27 A.- BIELA MANIVELA La biela y la manivela se utilizan juntas formando el conjunto biela-manivela. El pedal de la bicicleta que transforma el movimento alternativo de la pierna en la rotación del plato es un ejemplo muy conocido. La biela es una barra rígida que esta conectada a un cuerpo giratorio. Cuando el cuerpo gira, la biela se desplaza con un movimiento de vaivén. El efecto también se puede conseguir al reves, es decir, transformando un movimiento alternativo en uno de giro. La manivela es un mecanismo que sirve para hacer girar un eje con menos esfuerzo. La manivela siempre es el elemento que gira. Se trata de un mecanismo reversible. El elemento motriz puede ser tanto la biela com la manivela. 3r ESO 61

28 B.- CIGÜEÑAL El cigüeñal es un conjunto de manivelas colocadas sobre un mismo eje. Se usa cuando queremos dar un movimento alternativo a diversos elementos. Suma diversos movimentos rectilineos alternativos en un único movimento de rotación. C.- EXCÉNTRICA La excéntrica es una rueda cuyo eje de giro no esta colocado en el centro de la rueda y por lo tanto, al girar puede producir un efecto similar al de la leva. No es un mecanismo reversible 3r ESO 62

29 D.- LEVA La leva es una rueda con un saliente que al girar produde un vaiven en un émbolo o seguidor. Un conjunto de levas colocadas sobre el mismo eje se denomina arbol de levas No es un mecanismo reversible. 3r ESO 63

30 ACTIVIDADES DE CONSOLIDACIÓN 1. Indica si la barra se inclina a la derecha, a la izquierda o esta equilibrada. 2. A continuación tienes una palanca. Calcula la fuerza que debes hacer para subir la carga. 3. En el dibujo de la figura tienes una palanca: Calcula el peso de la carga que podemos levantar con 3kg de fuerza. De que grado es? Escribe una aplicación de esta palanca 3r ESO 64

31 4. Copia la tabla siguiente en tu cuaderno. Los huecos debes de completarlos con lo explicado en el punto correspondiente. Cada tipo de palanca debe tener: a. El dibujo esquematico del tipo de palanca. b. El razonamiento sobre su ventaja o desventaja mecánica. c. La justificación del recorrido de la fuerza y de la resistencia. PALANCAS DE PRIMER GRADO PALANCAS DE SEGUNDO GRADO PALANCAS DE TERCER GRADO Pueden tener ventaja o desventaja mecanica, en función de:.- Si la fuerza es la más alejada del fulcro, la palanca tiene ventaja mecanica. F < R.- Si esta más lejos la resistencia tiene desventaja mecanica F > R Si és la fuerza la más lejana al punto de apoyo, el camino realizado por la resistencia és menor que el camino de la fuerza. Y viceversa. 5. Calcula en los dos casos (poela fija y polispasto) la fuerza para levantar una carga de 200 kg 3r ESO 65

32 6. Elabora un cuadro con 3 aplicaciones de la palanca. Tiene que haber una aplicación de primer, de segundo y de tercer grado. Para cada aplicación haz un dibujo y sobre este indica donde esta el punto de apoyo, la resistencia y la fuerza. Explica para que se utilitzan. 7. Partiendo de los siguientes datos indica el diámetro de la polea conducida en el esquema y la relación de transmisión. D1=20 cm n2=60 r p m n1=12 r p m D 1 =20 cm n 2 =60 r p m n 1 =12 r p m 8. En el sigiente mecanismo indica: El numero de ejes que hay: Si el piñón A gira a 100 rpm, el plato B girará más rápido o más lento. Por que? A que vehículo puede pertenecer este mecanismo: Calcula la velocidad de salida: Z 2 =50, Z 1 =25 i n 1 =100 rpm y la relación de transmisión 3r ESO 66

33 9. Calcula la velocidad de la corona cooducida n Indicar: Si la rueda 1 gira a 50 rpm, la rueda 2 irá más rápida o más lenta. Por qué? És reductor o multiplicador? Calcula la velocidad de salida y la relación de transmisión. Para saber el numero de dientes observa el dibujo 11. Indica el sentido de giro de cada polea i rueda dentada, con flechas. La polea motriz ya tiene indicado el sentido de giro. 12. Calcula las velocidades que se pueden obtener en una bicicleta de montaña dotada de un plato de 42 dents y de piñones de 28, 24, 21, 18, 15, 13 y 11 dientes, suponiendo que el plato gire a una velocidaa de 60 rpm Sol: El plato de 42, con els piñones; 90 rpm, 105 rpm, 120 rpm, 140 rpm, 168 rpm, 193,8 rpm, 299,09 rpm. 3r ESO 67

34 13. Copia la tabla siguiente en tu cuaderno. Los huecos debes de completarlos con lo explicado en el punto correspondiente. Cada sistema de ruedas de fricción debe tener: a. El dibujo esquematico del sistema de ruedas de fricción. b. El razonamiento sobre la variación de la velocidad. c. La justificación sobre la variación de la fuerza. d. Valor de la relación de transmisión y ejemplos de esta. Lee el siguiente texto, explica la varación de la fuerza y de la velocidad en función de la energía. LA ENERGIA DE UN MOVIMIENTO DE GIRO DEPENDE DE DOS PARAMETROS: LA VELOCIDAD DE GIRO Y LA FUERZA. POR EL PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGIA, PRESENTE EN CUALQUIER TRANSFORMACIÓN; o SI DISMINUYE LA VELOCIDAD, LA FUERZA AUMENTA EN LA MISMA PROPORCIÓN. o SI AUMENTA LA VELOCIDAD, LA FUERZA DISMINUYE EN LA MISMA PROPORCIÓN. REDUCTORA DE VELOCIDAD MANTIENE LA VELOCIDAD MULTIPLICADORA DE VELOCIDAD LA RUEDA MOTRIZ GIRA MÁS APRISA QUE LA RECEPTORA AL SER MÁS PEQUEÑA. LA VELOCIDAD DISMINUYE PERO LA RUEDA RECEPTORA GIRA CON MÁS FUERZA QUE LA MOTRIZ POR LA CONSERVACIÓN DE LA ENERGIA i < 1, ex; ½, 1/3, 1/10, 3/256 3r ESO 68

35 14. Ordena y copia los siguientes sintagmas en tu cuaderno, construyendo oraciones con sentido común, según lo aprendido en el tema. El movimento en las ruedes de fricción Dos ruedas de fricción Les ruedas de fricción Eemplos de ruedas de fricción Si la rueda motriz és más pequeña que la receptora se transmite gracias al rozamiento. deben de estar en contacto para funcionar. solo sirven para potencias pequeñas. encontramos en equipos de sonido y video. la velocidad disminuye pero la fuerza aumenta. 15. Ordena y copia los siguientes sintagmas en tu cuaderno, construyendo oraciones con sentido común, según lo aprendido en el tema. Dos poleas giran a la vez La correa debe de estar tensa La correa se puede desgastar Eemplos de poleas encontramos en La forma de la correa determina la máxima fuerza que se puede transmitir. automoviles o taladros de columna. por efecto de la fricción. para ello se pueden utilizar tensores. gracias al rozamiento con la correa. 16. Ordena y copia los siguientes sintagmas en tu cuaderno, construyendo oraciones con sentido común, según lo aprendido en el tema. Los mecanismos de transformación Los mecanismos de transmisión Ejemplos de tornillo-tuerca son En el mecanismo piñón-cremallera, cuando el piñón gira, Un movimiento rectilineo alternativo o de vaivén Un ejemplo de biela-manivela es la pierna del ciclista (biela) y El cigüeñal puede sumar diferentes movimientos de vaivén Con el tornillo-tuerca se reduce en gran medida la velocidad la cremallera se desplaza en un movimento rectilineo no transforman un movimiento circular en lineal o viceversa. convierten un movimiento circular a lineal o viceversa. ya que por cada vuelta de la tuerca, esta avanza el paso del tornillo en un único movimiento de rotación el plato (la manivela) es un movimiento lineal repetitivo entre dos puntos el gato de un coche o un tornillo de banco 3r ESO 69

36 17. Ordena y copia los siguientes sintagmas en tu cuaderno, construyendo oraciones con sentido común, según lo aprendido en el tema. En dos engranajes que encajan, el tamaño Una ventaja de los engranajes es: Desafortunadamente los engranajes necesitan En un engranaje por cadena, los eslabones de la cadena El tornillo sin fin es el mecanismo deben ser iguales a los dientes de los engranajes. y la forma del diente deben ser iguales. ocupan poco espaio. lubricarse y hacen mucho ruido. que mas reduce la velocidad. 18. Observa el dibujo. El tren de engranajes se descompone en dos parejas de ruedas dentadas. Calcula: a. La velocidad en cada eje. b. La relación de transmisión del conjunto. 3r ESO 70

37 19. En el siguiente tren de engranajes, calcula la velocidad en cada eje y la relación de transmisión del conjunto. 20. La velocidad de la rueda motriz es 900 rpm. En el siguiente tren de engranajes, calcula: a. La velocidad en cada eje. b. La relación de transmisión del conjunto. 21. La velocidad de la rueda motriz es de 1800 rpm. En el siguiente tren de engranajes, calcula: a. La velocidad en cada eje. b. La relación de transmisión del conjunto. 3r ESO 71

38 22. Calcula la velocidad de salida del mecanismo sabiendo que n 1 = 100 r.p.m. Z 1 = 8 dientes; Z 2 = 24 dientes; Z 3 =8 dientes Z 4 =40 dientes Z 5 = 40 dientes; Z 6 = 16 Sol: 16,7 rpm 23. Calcula la velocidad de la polea conducida en rpm, sabiendo que el diámetro de la polea motriz es de 6 cm y la su velocidad de 500 rpm, mientras que el diámetro de la polea conducida es de 2 cm. Calcula también la relación de transmisión del sistema. Sol rpm, 3/1 24. Calcula la velocidad de la rueda conducida, sabiendo que la rueda motriz gira a 600 rpm, y que la relación de transmisión és 1/3 Sol: n2 = 200rpm 3r ESO 72

39 25. Calcula la velocidad del eje de salida (3) del sistema de la figura, en rpm, sabiendo que el eje motriz gira a rpm y siendo d1 = 1 cm; D2 = 6 cm; d2 = 2 cm; d3 = 4 cm. Calcula también la relación de transmisión total del sistema Sol; n 2 = 250 rpm, n 3 = 125 rpm, i = 1/ Cúal es el número de dientes debe tener una rueda dentada que gira a 40 rpm y que engrana con otra rueda dentada de 60 dientes a una velocidad de 10 rpm? Sol: z = Calcula la velocidad de salida del tren de engranajes del sistema en rpm, así como la relación de transmisión del sistema, cuando la rueda 1 (motriz) gira a 150 rpm Sol: n3 = 20 rpm; i = 2/15 3r ESO 73

40 28. Considera dos engranajes de dientes rectos z1 = 12 y z2 = 60, si n1 = 40 rpm a que velocidad gira el oltro engranaje? Sol: n2 = 8 rpm 29. Si en el problema anterior ponemos en medio dels dos engranajes otro engranaje de 24 dientes A que velocidad gira el tercer engranaje?. Que diferencia hay con el problema anterior Sol: n3 = 8 rpm. 30. Haz una tabla como la siguiente. En en la tercera columna escribe las principales características del mecanismo y en la cuarta una aplicación. Mecanismo Dibujo Normalizado Relación de transmisión Características Aplicación Ruedas de fricción i = n 2 = D 1 n 1 D 2 Poleas con corras Engranajes Engranajes con cadena Tornillo sin fin Pión- Cremallera Manivelatorno Tornillo tuerca Leva 3r ESO 74

41 ACTIVIDADES DE AMPLIACIÓN 31. A continuación tienes una palanca. Calcula la distancia de A al punto de apoyo, para que este en equilibrio. Datos: A pesa 15 Newtons y B pesa 10 Kg ( 1 kg és igual a 10 Newtons). La distancia de B al punto de apoyo es de 12 cm. 32. La palanca debe estar en equilibrio. A pesa 15 Newtons y esta a 80 cm del punt de apoyo, B esta a 240 mm. Cuanto pesa B? 33. En la reductora de la figura: Si la motriz va a 6000 rpm, a que velocidad va la conducida? Comprueba que es una reductora Calcula la relación de transmisión. 3r ESO 75

42 34. Calcula la velocidad de salida del mecanismo sabiendo que n1= 950 r.p.m. La rueda dentada motriz (Z1) tiene 8 dientes, la siguiente tiene el triple de dientes (Z2). Esta es solidaria a la tercera (Z3) que tiene los mismos dientes que Z1 y engrana con Z4 que tiene 40 dientes. La quinta (Z5) tiene una quinta parte de los dientes de Z4. Finalmente la rueda de salida (Z6) tiene 12 dientes. 35. Un motor, gira a 1400 rpm, acciona una máquina por medio de un sistema de poleas como el de la figura. Calcula las distintas velocidades de la máquina. Sol: 466,6 rpm y 793,33 rpm. 3r ESO 76

43 36. Cuantas vueltas dará cada una de las ruedas del sistema, sabiendo que el eje de los tornillos sin fin gira a 720 rpm? Calcula también la relación de transmisión del sistema. Sol: n 2 = 20 rpm, i 1-2 = 1/36, n 3 = 10 rpm, i 1-3 = 1/72, n 4 = 40 rpm, i 1-4 = 1/ Calcula el diámetro de la polea R del siguiente esquema para obtener una velocidad mínima de 50 rpm en el eje de las poleas conducidas. La velocidad del motor es de rpm Sol: 25 rpm, de diámetro. 3r ESO 77

44 38. Una bicicleta el plato de 54 dientes y el piñón 16. Si se dan 60 pedaladas cada minuto. A que velocidad gira la rueda? Sol: 202,5 rpm 32.- La polea A gira a 100 rpm. Que velocidad tendrá la polea F? Sol: 400 rpm 3r ESO 78