Qué son operadores mecánicos
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GRADO 8 INSTITUCION EDUCATIVA SAN JUAN DE URABA
¿QUÉ SON OPERADORES MECÁNICOS?
Los operadores mecánicos convierten la fuerza y el movimiento. El
conjunto de varios operadores se denomina mecanismo. Una máquina es
un conjunto de varios mecanismos interrelacionados. Estos operadores
sirven para transmitir el movimiento desde el lugar en que se produce hasta
la pieza que se desea mover.
Se caracterizan por presentar elementos o piezas sólidos, con el objeto de
realizar movimientos por acción o efecto de una fuerza.
¿QUÉ SON MÁQUINAS SIMPLES?
Son aquellas que realizan su trabajo en un solo paso. Ejemplo: cuchillo,
polea, rodillo, hacha, tijeras, machete, martillo, etc.
Video de ejemplos de máquinas simples.
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¿QUÉ SON MÁQUINAS COMPLEJAS?
Son máquinas que están conformadas por dos o más maquinas simples.
Cuando no es posible resolver un problema técnico en una sola etapa hay
que recurrir al empleo de una máquina compuesta.
Estas máquinas son, en realidad, una sabia combinación de diversas
máquinas simples, de forma que la salida de cada una de ellas se aplica
directamente a la entrada de la siguiente hasta conseguir cubrir todas las
etapas necesarias, o el efecto deseado.
La práctica totalidad de las máquinas empleadas en la actualidad son
compuestas, y ejemplos de ellas pueden ser: polipasto, motor explosión
interna (diesel o gasolina), impresora de ordenador, bicicleta, cerradura,
candado, video, etc.).
1- Una bicicleta es una máquina compuesta formada sólo por
componentes mecánicos que utiliza como energía la fuerza humana.
Las piezas de una bicicleta trasmiten el movimiento de unas a otras para
avanzar en cualquier dirección y frenar. Podemos identificar en ella
distintas máquinas simples y elementos de transmisión:
El manillar: Es una palanca que permite cambiar la orientación de la
rueda delantera. Así podemos modificar la dirección en la que se
desplaza la bicicleta.
Las manetas de los frenos: Están en las empuñaduras del manillar.
También son palancas. De ellas salen los cables de frenos que
transmiten el movimiento a las pinzas de los frenos.
Los frenos: Son palancas que presionan unas piezas de goma, las
zapatas, que frenan el movimiento de la rueda.
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Los pedales: Son manivelas que giran una rueda dentada, el plato,
que mediante un engranaje, mueve la cadena. Se mueven gracias
a nuestros pies, que hacen fuerza sobre ellos .mediante otro
engranaje hasta otra rueda dentada, el piñón, que mueve la rueda
trasera.
La cadena: Transmite su movimiento mediante otro engranaje hasta
otra rueda dentada, el piñón, que mueve la rueda trasera.
CLASIFICACIÓN DE MÁQUINAS SIMPLES
Palanca
Plano inclinado
Cuña
Rueda
Mecanismo de manivela
Polea
Tuerca husillo
PALANCA
La palanca es un sistema de transmisión lineal que consiste en una barra
rígida que gira en torno a un punto de apoyo o articulación. en un punto
de la barra se aplica una fuerza F (también llamada potencia) con el fin
de vencer una resistencia R.
Podemos encontrar palancas allá donde miremos y siempre han estado
entre nosotros desde que el ser humano tiene conciencia. Así, un simple
palillo de dientes se puede considerar una palanca, al igual que una
cuchara. En principio, el objetivo de la palanca es el de reducir el esfuerzo
que una persona o máquina debe hacer para cumplir con un objetivo,
aunque no todas las palancas nos ayudan a reducir tal esfuerzo.
Basándonos en la definición de palanca, podemos distinguir los siguientes
elementos en la misma:
Potencia (F): o fuerza que aplicamos en un punto de la palanca para
obtener un resultado. La fuerza la podemos aplicar manualmente con
nuestra propia fuerza, o través de un motor o cualquier otro mecanismo.
Según la posición que ocupe la fuerza, la resistencia y el punto de apoyo
en la palanca, existen tres tipos de palanca.
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Resistencia (R): fuerza que tenemos que vencer; es la que hace la
palanca como consecuencia de haber aplicado nosotros la potencia.
Brazo de potencia (BP), distancia entre el punto en el que aplicamos
la potencia y el punto de apoyo.
Brazo de resistencia; Br: distancia entre la fuerza de resistencia y el punto
de apoyo.
Video de palancas
Palanca de primer grado:
El punto de apoyo se encuentra entre la resistencia y la potencia.
Ejemplos
Martillo sacando un clavo
Tijeras
Balancín
Balanzas (de dos platos y romana)
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Alicates
Freno de la bicicleta: las manetas y la mayoría de los frenos
La pala, cuando saca la palada de la tierra funciona como palanca
de primer genero (punto de apoyo en el medio).
Palanca de segundo grado:
El punto de apoyo se encuentra en un extremo, la potencia en el extremo
opuesto y la resistencia entre ambas.
Ejemplos
Los frenos de bicicleta en V
Cascanueces
Guillotina para papel
Bomba manual para sacar agua
Gatillo de los extintores
Abridor de botellas
Algunos pedales
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Palanca de tercer grado:
El punto de apoyo está en un extremo, la resistencia está en el extremo
opuesto y es la potencia la que se sitúa en medio.
Ejemplos
Caña de pescar
Pinza de cejas
En el cuerpo humano, el conjunto codo - bíceps braquial -
antebrazo, y la articulación temporomandibular.
PLANO INCLINADO
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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, ejemplo las rampas y el hacha. 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.
LA RUEDA
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.
LA CUÑA
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La cuña 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 círculo.
El funcionamiento de la cuñas responden al mismo principio 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.
Podemos encontrar innumerables objetos de uso diario empleados para
cortar en los que se emplea la cuña: cuchillos, todo tipo de cuchillas,
cortaúñas, abrelatas, dientes de sierras.... En otros casos se emplean para
apretar, sujetar, mantener unidos, o levantar objetos (topes de puerta,
punta destornilladores planos, tenedor, clavos, cuñas de seguridad de
camiones...) o para separar objetos (formón, cremallera, arado, hacha,
cincel, corta fierro, borde de las palas....), o abrirse camino (la proa de los
barcos, las cuchillas de los quitanieves...).
BIELA-MANIVELA
Este mecanismo transforma el movimiento circular en movimiento rectilíneo
alternativo. El sistema está constituido por un elemento giratorio
denominado manivela, conectado a una barra rígida llamada biela, de
modo que cuando gira la manivela, la biela está forzada a avanzar y
retroceder sucesivamente. Es un sistema reversible, lo que quiere decir que
también puede funcionar para convertir un movimiento lineal alternativo
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en otro de giro, como en el caso de un pistón dentro del cilindro en el
motor de un automóvil, donde la manivela se ve obligada a girar.
TUERCA-HUSILLO
Mecanismo constituido por un tornillo (también llamado husillo) y una
tuerca. Su funcionamiento se basa en que si se mantiene fija la tuerca, el
movimiento giratorio del tornillo produce el desplazamiento longitudinal del
tornillo y viceversa.
Mediante este sistema se consigue convertir el movimiento circular del
tornillo en movimiento rectilíneo de la tuerca.
El movimiento circular no tiene por qué ser suministrado por un motor, sino
que se puede producir manualmente mediante una manivela como
sucede en el tornillo de banco, o en la tajadera del cauce de un riego o
en un gato a manivela.
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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.
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TIPOS DE POLEAS:
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Video de poleas y engranajes
ENGRANEJES
Los engranajes están formados por dos ruedas dentadas, de las cuales la
mayor se denomina corona' y la menor 'piñón'. Un engranaje sirve para
transmitir movimiento circular mediante contacto de ruedas dentadas. Una
de las aplicaciones más importantes de los engranajes es la transmisión del
movimiento desde el eje de una fuente de energía, hasta otro eje situado
a cierta distancia y que ha de realizar un trabajo.
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Tipos de engranajes:
- Ejes que son paralelos
Engranajes helicoidales sencillos
Engranajes de doble helicoide
Engranajes cilíndricos
- Ejes que se cortan
Cónicos de dientes rectos
Cónicos de dientes helicoidales
- Ejes que se cruzan
De tornillo sinfín
Hipoide