TEMA 3.�MÁQUINAS
DEFINICIÓN DE MÁQUINA
UNA MÁQUINA ES UN CONJUNTO DE ELEMENTOS UNIDOS ENTRE SI, QUE TRANSFORMAN LA ENERGÍA EN:
CLASIFICACIÓN DE LA MÁQUINAS
EN PRIMER LUGAR, SE CLASIFICAN EN:
CLASIFICACIÓN DE LA MÁQUINAS
EN SEGUNDO LUGAR, SE CLASIFICAN SEGÚN EL LUGAR DONDE SE APLICAN:
CLASIFICACIÓN DE LA MÁQUINAS
EN TERCER LUGAR, SE CLASIFICAN EN:
(CON MOVIMIENTO).
(SIN MOVIMIENTO).
PARTES DE LAS MÁQUINAS
LAS PARTES DE LA MÁQUINA SON 4 Y SON:
PARTES DE LAS MÁQUINAS
1ª ESTRUCTURA.
(TODAS LAS MÁQUINA TIENEN ESTRUCTURA).
PARTES DE LAS MÁQUINAS
2ª ELEMENTOS DE CONTROL.
(TODAS LAS MÁQUINA TIENEN ELEMENTOS DE CONTROL).
PARTES DE LAS MÁQUINAS
3ª MOTOR.
(NO TODAS LO TIENEN).
PARTES DE LAS MÁQUINAS
4ª MECANISMOS.
(POR NORMA GENERAL, SI NO TIENEN MOTOR, NO TIENEN MECANISMOS).
TRABAJO
EL TRABAJO SE CALCULA CON LA SIGUIENTE FÓRMULA:
DEPENDIENDO DE LO QUE ME PIDAN EN EL EJERCICIO DESPEJAMOS:
TRABAJO
EJEMPLO 1: UN OBRERO EMPUJA UNA CARRETILLA UNA DISTANCIA DE 1.000 cm EMPLEANDO UNA FUERZA DE 50 N. ¿QUÉ TRABAJO DESARROLLA?
En primer lugar vemos si las unidades están bien y vemos que la fuerza si, pero la distancia no, por lo que habrá que pasarla a metros:
1.000 cm = 10 m
W = F x d
W = 50 x 10 = 500 J
TRABAJO
EJEMPLO 2: SI QUEREMOS DEZPLAZAR UNA MESA 500 m. ¿QUÉ FUERZA DEBEMOS APLICAR, SI REALIZAMOS UN TRABAJO DE 5.000 J?
En primer lugar vemos si las unidades están bien y vemos que la distancia y el trabajo están bien, pero vemos que nos piden hallar la fuerza, por lo que habrá que despejar:
W = F x d >> F = W / d
F = 5.000 / 500 = 10 N
TRABAJO
EJEMPLO 3: ¿QUÉ DISTANCIA RECORREREMOS SI EMPUJAMOS UN COCHE CON UNA FUERZA DE 1.000 N Y RELIZAMOS UN TRABAJO DE 60.000 J?
En primer lugar vemos si las unidades están bien y vemos que la fureza y el trabajo están bien, pero vemos que nos piden hallar la distancia, por lo que habrá que despejar:
W = F x d >> d = W / F
d = 60.000 / 1.000 = 60 m
POTENCIA
LA POTENCIA ÚTIL (PÚTIL) SE CALCULA CON LA SIGUIENTE FÓRMULA:
DEPENDIENDO DE LO QUE ME PIDAN EN EL EJERCICIO DESPEJAMOS:
LA EQUIVALENCIA ENTRE CABALLO DE VAPOR (CV) Y VATIOS (W) ES:
POTENCIA
EJEMPLO 1: UNA GRÚA ELEVA UNA CARGA DE 600 N, A UNA ALTURA DE 12 m EN UN TIEMPO DE 3 s. ¿QUÉ TRABAJO Y POTENCIA DESARROLLA?
En primer lugar vemos si las unidades están bien y vemos que todas están bien. Por lo tanto primero hallamos el trabajo con su fórmula y luego la potencia.
W = F x d >>> W = 600 x 12 = 7.200 J
P = W / t
P = 7.200 / 3 = 2.400 W
POTENCIA
EJEMPLO 2: UNA CAMIÓN TIENE UNA POTENCIA DE 88.320 W. ¿CÚAL ES SU POTENCIA EN CABALLOS DE VAPOR?
Sabemos o deberíamos saber que 1 CV = 736 W, así que aplicando una regla de tres directa podemos hallar la potencia en CV, o al revés.
1CV 736 W
x 88.320 W
x = 88.320 x 1 / 736 = 120 CV
POTENCIAS
POTENCIAS
EJEMPLO 1: UNA GRÚA REALIZA UN TRABAJO DE 500 J CUANDO ELEVA UNA CARGA EN UN TIEMPO DE 5 s. SABIENDO QUE ABSORBE UNA POTENCIA DE 120 W ¿CALCULA LA POTENCIA QUE SE PIERDE?
En primer lugar calculamos la potencia útil, con la formula P = W/t, y como sabemos que Potencia Absorbida = potencia total, ya tenemos todos los datos para hallar la potencia perdida.
PÚTIL = W / t = 500 / 5 = 100 W
PT = PU + PP PP = PT - PU =120 – 100 = 20 W
RENDIMIENTO
LA FÓRMULA DEL RENDIMIENTO ES:
LA UNIDAD DEL RENDIMIENTO ES EL %
NO OLVIDES QUE:
1. LA POTENCIA ÚTIL (PÚTIL) SE HALLA CON LA FÓRMULA DE LA POTENCIA.
2. LA POTENCIA TOTAL (PTOTAL) = POTENCIA ABSORBIDA.
3. LA POTENCIA TOTAL SIEMPRE ES MAYOR QUE LA POTENCIA ÚTIL.
RENDIMIENTO
EJEMPLO 1: UNA GRÚA REALIZA UN TRABAJO DE 7.200 J CUANDO ELEVA UNA CARGA EN UN TIEMPO DE 3 s. ¿CALCULA EL RENDIMIENTO SI EL MOTOR DE LA GRÚA ABSORBE UNA POTENCIA DE 6.000 W?
En primer lugar calculamos la potencia útil, con la formula P = W/t, y como sabemos que Potencia Absorbida = potencia total, ya tenemos todos los datos y hallamos el rendimiento.
PÚTIL = W / t = 7.200 / 3 = 2.400 W
LA PALANCA
LA PALANCA ES UNA BARRA RÍGIDA QUE GIRA EN TORNO A UN PUNTO DE APOYO (FULCRO).
RECUERDA:
“CUANTO MÁS LEJOS DEL PUNTO DE APOYO APLIQUEMOS LA FUERZA, HABRÁ QUE HACER MENOS ESFUERZO”.
PARTES DE LA PALANCA
LA PALANCA CONSTA DE TRES PARTES:
(Es donde aplicamos la fuerza para levantar una carga o peso).
(Es la carga o peso que queremos levantar).
(Es donde apoya la barra de la palanca).
Carga (Fc)
Fuerza
aplicada (Fa)
Punto de apoyo (Pa)
LEY DE LA PALANCA
“LA PALANCA SE ENCUENTRA EN EQUILIBRIO CUANDO EL PRODUCTO DE LA FUERZA APLICADA (Fa), POR SU DISTANCIA (da), AL PUNTO DE APOYO ES IGUAL AL PRODUCTO DE LA CARGA (Fc), POR SU DISTANCIA (dc), AL PUNTO DE APOYO”.
MATEMÁTICAMENTE SE EXPRESA ASÍ:
TIPOS DE PALANCA
PALANCA DE PRIMER GRADO
(El punto de apoyo se encuentra en el centro, entre la Fuerza aplicada y la carga).
Ejemplos:
TIPOS DE PALANCA
PALANCA DE SEGUNDO GRADO
(La carga se encuentra en el centro, entre la Fuerza aplicada y el punto de apoyo ).
Ejemplos:
TIPOS DE PALANCA
PALANCA DE TERCER GRADO
(La fuerza aplicada se encuentra en el centro, entre la carga y el punto de apoyo ).
Ejemplos:
EJERCICIOS LEY DE LA PALANCA
EJEMPLO 1: CON LAS TENAZAS DE LA FIGURA QUEREMOS CORTAR UN ALAMBRE QUE OPONE UNA FUERZA (CARGA) AL CORTARSE DE 196 N. CALCULA LA FUERZA QUE DEBEMOS APLICAR EN EL MANGO PARA PODER CORTAR EL ALAMBRE.
Debemos de aplicar la fórmula de la ley de la palanca y despejar la fuerza aplicada (Fa).
EJERCICIOS LEY DE LA PALANCA
EJEMPLO 2: CON LA CARRETILLA DE LA FIGURA QUEREMOS TRANSPORTAR UN SACO DE CEMENTO DE 500 N. CALCULAR LA FUERZA QUE DEBEMOS DE HACER PARA TRANSPORTAR EL SACO.
Debemos de aplicar la fórmula de la ley de la palanca y despejar la fuerza aplicada (Fa).
EJERCICIOS LEY DE LA PALANCA
EJEMPLO 3: TENIENDO EN CUENTA LOS DATOS INDICADOS EN EL SIGUIENTE DIBUJO. CALCULA LA DISTANCIA ENTRE LA CARGA Y EL PUNTO DE APOYO (dc).
Debemos de aplicar la fórmula de la ley de la palanca y despejar la distancia entre la carga y el apoyo (dc).
EL PLANO INCLINADO
EL PLANO INCLINADO CONSISTE EN UNA RAMPA O SUPERFICIE PLANA QUE GUARDA UNA INCLINACIÓN HORIZONTAL Y QUE SE UTILIZA PARA ELEVAR UNA CARGA A UNA CIERTA ALTURA.
LA RUEDA
LA RUEDA ES UNO DE LOS INVENTOS MÁS RELEVANTES, Y TIENEN VARIAS UTILIDADES, COMO: TORNO, POLEA, RUEDA HIDRÁULICA, ETC.
EL TORNILLO
EL TORNILLO DERIVA DIRECTAMENTE DEL PLANO INCLINADO Y ES UNA PIEZA CILÍNDRICA O CÓNICA, GENERALMENTE DE METAL, CON UN CUERPO EN ESPIRAL Y CABEZA CON UNA FORMA APROPIADA PARA ROSCARLA.
PARTES DEL TORNILLO
EL TORNILLO CONSTA DE DOS PARTES:
Cuerpo ( Vástago)
Cabeza
Cuello
Rosca
Paso
Métrica
EL TORNILLO Y LA TUERCA
EL TORNILLO GENERALMENTE SE UTILIZA CON UNA TUERCA. Y PARA QUE UNA TUERCA Y UN TORNILLO ENROSQUEN PERFECTAMENTE DEBEN DE TENER EL MISMO PASO Y LA MISMA MÉTRICA.
CADA VEZ QUE SE DA UNA VUELTA AL TORNILLO, LA TUERCA AVANZARÁ LA DISTANCIA CORREPONDIENTE AL PASO DEL TORNILLO.
LA POLEA
LA POLEA ES UNA RUEDA RANURADA EN LA QUE SE INSERTA UNA CUERDA O CORREA.
SE UTILIZA PARA LEVANTAR PESO MÁS CÓMODAMENTE.
TIPOS DE POLEAS
TENEMOS DOS TIPOS DE POLEAS:
FÓRMULAS DE POLEAS
UNA POLEA O UN POLISPASTO SE ENCIENTRAN EN EQUILIBRIO CUANDO SE CUMPLE LA SIGUIENTE IGUALDAD :
Donde “n” es el número de poleas (fijas + móviles).
EJERCICIOS DE POLEAS
EJEMPLO 1: PARA LEVANTAR UNA CARGA UNA FUERZA DE 400 N. ¿QUÉ FUEZA SE DEBE APLICAR Y CUANTA CUERDA PARA SUBIR LA CAJA 1 m, CON LA POLEA DE LA FIGURA?
Debemos de aplicar la fórmula de la polea.
DEBEMOS SUBIR 1 m DE CUERDA.
EJERCICIOS DE POLEAS
EJEMPLO 2: PARA LEVANTAR UNA CARGA UNA FUERZA DE 400 N. ¿QUÉ FUEZA SE DEBE APLICAR Y CUANTA CUERDA PARA SUBIR LA CAJA 1 m, CON EL POLIPASTO DE LA FIGURA?
Debemos de aplicar la fórmula de la polea.
DEBEMOS SUBIR EL DOBLE DE CUERDA 2 m.