Las máquinas, una aplicación de los principios y Leyes del Movimiento

Equipo 1

ALBA LETICIA ALEMAN VILLARREAL

MATRÍCULAS:

Maestra:

INTEGRANTES:

Ximena María Ahumada CasasCarlos Alberto Arango Luna Marlon Josue Badillo Alvarado Andrea Isabel Bencomo González Jessica Anneth Briones Hernández Melanie Marlene Carreño González

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Grupo: 014

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''lAS MÁQUINAS, UNA APLICACIÓN DE LOS PIRNCIPIOS Y LAS LEYES DEL MOVIMIENTO''

La ciencia del movimiento

Índice

Maquinas Simples

Polea

Maquinas COmpuestas

Palanca

Plano Inclinado

cONCLUSIONES

gRACIAS

Torno

mÁqUInAs SimPleS

Si, si, si, sabemos que las máquinas simples ayudan al hombre a hacer menos esfuerzo, y darnos más facilidad, ¿Pero sabías que elementos básicos tienen estás máquinas?

¿Otra vez con este mismo tema? Bueno, realmente si, sin embargo, hay datos que deseguro no habías contemplado respecto a esto, puedes llamarlo como desees, Datos Interesantes, Información extra. Veremos a qué conclusición llegas al final.

De entre ellas, las más famosas están: Polea, Plano Inclinado, Palanca y Torno

Supongo que no, o bueno, a menos a que seas un aficionado o te lo hayas aprendido de un lugar por una razón en específica.

Fuerza de entrada (fuerza dada por nosotros)Dispositivo que consta de un solo elemento. Fuerza de Salida (peso, que usualmente produce el movimiento de un cuerpo pesado o voluminoso)

Se utilizan (siendo más específicos) para modificar, transmitir, dirigir fuerzas y llevar a cabo una tarea o un trabajo.

Antes de empezar a hablar de esta máquina, tenemos que tener en cuenta primero que:

PAlanCA

Una de las primeras máquinas simples desarrolladas

El principio básico de cualquier máquina es el de la coservación de la energía.

En pocas palabras es una barra rígida girando sobre un punto de apoyo, llamado fulcro, algo como el 'Sube y Baja' en el que la gran mayoría de niños juega en el parque.

Fuerza de Potencia: Aplicada para levantar un objeto, también llamada Fueza de Entrada

Los elementos básicos, como cualquier derivación de las máquinas simples dichas antes, las de la Palanca son:

Fuerza de Resistencia: peso del objeto a mover, también llamada fuerza de salida

Fulcro: apoyo de la Palanca

Incluso Arquímedes de Siracusa, al realizar sus estudios sobre esta máquina, se atrevió a decir ''Dedme un punto de apoyo y moveré el mundo''.

Tiene 3 clasificaciones, se dan las Palancas de 1° género, 2° género y la de 3° género.

Además de sus Elementos Básicos, en la Palanca se les llama...

Brazo de Resistencia a la distancia que existe entre el fulcro el punto donde se coloca la carga a mover, es decir, la fuerza de resistencia.

Brazo de Potencia a la distancia que existe entre el punto de poayo, o fulcro, y el punto donde se aplica la fuerza de potencia.

PRIMER GÉNERO

El fulcro se encuentra colocando entre la fuerza de potencia y la fuerza de resistencia

Una de las más comunes y más simples

Su expresión matemática más utilizada para su resolución de ejercicios es: Fp.Bp = Fr.Br

La magnitud de la fuerza de potencia puede ser mayor o menor que la de resistencia, dependiendo de la colacación del fulcro, más cerca de una o de la otra fuerza

Podemos definir, la Ventaja Mecánica (Vm), en cualquier máquina simple de hecho:

Si Vm es mayor que la unidad, entonces sí es conveniente usarla, si no es así, no resultará que digamos, tan conveniente, desde el punto de vista de la aplicación de fuerzas

Eficiencia: Se obtiene como un porcentaje

Ventaja Mecánica Real, como la relación existente entre la fuerza de resistencia y la fuerza de potencia:

E= Vmr/Vmi . 100

La Ventaja Mecánica Ideal, definida como la relación existente entre la fuerza de resistencia la fuerza de potencia:

Segundo GÉNERO

Vmr= Fr/Fp

La fuerza a vencer (que es la resistencia) se encuentra entre el fulcro y la fuerza de entrada (potencia).

Vmi= Bp/Br

En este género, el brazo de potencia siempre será mayor que el brazo de resistencia, generando que los movimientos tanto de la potencia, como el de resistencia, sean en el mismo sentido.

A comparación del 2° género, el brazo de resistencia siempre será mayor que el de potencia, lo que significa que en este arreglo la ventaja mecánica es menor que 1

Tercer GÉNERO

En esta palanca la fuerza de entrada, se encuentra entre el fulcro y la fuerza de salida.

Pero, aún con esa ventaja mecánica, sigue siendo de mucha utilidad

¡¡TIEMPO DE PROBLEMAS!!

¿Cómo sabemos que es 2 en el Brazo de Potencia?

Fr- 220Fp- 150 Br- 1.2 Bp- 2

PrObLEMa 1

Se utilizará una palanca de 3.2m para levantar una carga de 220N situado a 1.2m de fulcro. Si se aplica una fuerza de 150N en extremo de la palanca. Calculute:

Sabemos que la palanca mide 3.2m, y que el brazo de potencia es desde el fulcro hasta la FP, por lo que ¿Cuánto le falta al brazo de resistencia para completar la palanca de 3.2?, vaya, ¿cuánto debe de medir el BP, para completar la palanca con el BR

Ventaja Mecánica Ideal:Ventaja Mecánica Real: Eficiencia de la Palanca:

Vmr- Fr/FpVmr= 220/150 Vmr= 1.46

Vmi- Bp/BrVmi= 2/1.2 Vmi= 1.66

E- Vmr/Vmi . 100E= 1.46/1.66 . 100 E= 88%

PrObLEMa 2

Calcula la eficiencia de una palanca que levanta una roca de 80N, si esta ubicada a 30cm del fulcro, en el otro extremo se aplica una fuerza de 20N a una distancia de 140 cm del fulcro.

Vmr- Fr/FpVmr= 80/20 Vmr= 4

Fr- 80Fp- 20 Br- 30 Bp- 140

Vmi- Bp/BrVmi= 140/30 Vmi= 4.66

E- Vmr/Vmi . 100E= 4/4.66 . 100 E= 85.83%

Plano Inclinado

Máquina Simple, en la cual una superficie plana crea un ángulo agudo con la horizontal, con el suelo, formando una elevación que permite alzar o bajar objetos

En sus elementos básicos, se encuentran:

Trabajo efectivo, que es el que se realiza cuando levantamos la carga verticalmente.

Trabajo Real: surge cuando se utiliza la rampa o la superficie inclinada.

TE= Fr . h TR=Fp . L

Y tomando en cuenta el Principio de la Conservación de la Energía, deberían de ser iguales estas cantidades, de esta manera, queda así:

¿Y los demás valores? Esperen, apenas vamos a ello...

La ventaja Mecánica ideal estará dada por la relación entre su longitud y su altura.

Fp . L= Fr . h

Vm: L (longitud de la pendientes)/ h (altura de la carga)

La ventaja Mecánica Real está dada por la relación entre la fuerza de resistencia, y la fuerza de potencia, como en la anterior máquina simple.

Vmr: Fr / Fp

De la Imagen, si pueden ver en el dibujo de abajo, vemos que tiene una longitud más larga que la imagen que está más atrás de él. ¿Pero y qué?, dirán, bueno, al notar esa longitud más larga, disminuye el esfuerzo de subir de forma vertical por recorrer una mayor longitud.

Dicho lo anterior, cuanto más larga sea la longitud del plano, y menor su altura, más fácil será mover un objeto a través de él.

¡¡TIEMPO DE PROBLEMAS!!

PrObLEMa 1

Tenemos contemplado el Principio de la Conservación de la Energía, pero solo necesitamos saber la Fuerza de Potencia, por lo cual, debemos de despejar.

Si se desea empujar una caja de 280N de peso, sobre un plano inclinado de 4m de largo, y 1.3 de altura ¿Cuál es la fuerza que se debe aplicar a la caja para levantarla?

Fr- 280Fp- ? L- 4 h- 1.3

Fp . L= Fr . hFp= Fr . h/ L Fp= 280 . 1.3/ 4 Fp= 91N

PrObLEMa 2

Una caja que pesa 480N es empujada sobre un plano inclinado de 5m de largo y 1m de altura, con una fuerza de 120N. Calcula el rendimiento del plano inclinado

Rendimiento, igual a, Eficiencia

E- Vmr/Vmi . 100E= 4/5 . 100 E= 80%

Fr- 480Fp- 120 L- 5m h- 1m

Vmr- Fr/FpVmr= 480/120 Vmr= 4

Vmi- L/hVmi= 5/1 Vmi= 5

tOrNO

También llamado o conocido, como melacate o cabestrante

Nos ayuda a poder levantar cargas pesadas con un menor esfuerzo.

Siendo sinceros, ¿Alguna vez se han confundido con el Torno y la Polea?, en algunos casos nuestros, si, un poco, a pesar de ser totalmente distintas.

A esta máquina, es algo parecida a la Palanca, ¿Puedes decirnos a cuál género de Palanca es?

Su punto de apoyo es el eje de torno, mientras que sus brazos, la longitud de la manivela le corresponde a la Potencia, y la de Resistencia el radio del torno.

Para ya no tener más confusiones, el Torno, es un cilindro o tambor al que se le enrolla una cuerda y que gira alrededor de un eje insertado, unido a una manivela cuyo brazo es más largo que el diametro del cilindro

¿Expresiones Algebráicas?Sus ventajas Mecánicas son:

Vmr: R (longitud de la manivela) / r (radio del tambor)Vmi: Fr / Fp

¿Principio de la Conservación de la Engería?

¡¡TIEMPO DE PROBLEMAS!!

Fp. R = Fr . r

PrObLEMa 1

Recuerda que R, es la longitud la manivela, no el radio, al igual que también no se olvide de, si en todo caso, nos dan el diametro del torno, recuerden que para sacar el radio, es solo la mitad.

Calcula el peso que podrá levantar el torno, al aplicarle una fuerza de 50N, si el tambor tiene un radio de 15 cm, y una manívela de 40m

Fr- ?Fp- 50 R- 40 r- 15

Fp . R= Fr . rFp. R/ r = Fr 50 . 40/ 15= Fr 133.33= Fr

PrObLEMa 2

Un torno, cuyo tambor tiene un radio de 5cm, levanta una carga de 90N utilizando una fuerza de 20N en su manivela. Determina la Longitud de la Manivela:

Fr- 90Fp- 20 R- ? r- 5

Fp . R= Fr . rR= Fr. r / Fp R= 90 . 5/ 20 R= 22.5

Que redondeado, sale a 30cm de longitud de la Manivela

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Ya vimos qué es el torno, ahora, diferenciaremos a la última máquina simple que veremos aquí, en nuestra fabolusa, asombrosa, e increíble presentación, de la anterior vista, además de ya repasar las 3 máquinas simples y saber cómo es que funciona cada una, al igual de los datos/infromación que te brindamos, para ser un experto en este tema. Creenos, el físico no importa mucho hoy en día, importa más que sepas visualizarte en el futuro y saber cosas. Solo observa a los demás, y en específico este tema en los demás, y lo descubríras.

Sistema formado por una rueda acanalada y una cuerda que se mueve libremente por este canal

Gira libremente alrededor de un eje fijo sujeto a un soporte, en el que usan principalmente la tracción o la elevación de objetos pesados.

POleA

De hecho, como la Palanca, tiene sus tipos, solo que estps solo se clasifican en 2:

POLEA FIJA

POLEA MÓVIL

Continuando en este tema, que nos perdimos un poco...

Su ventaja mecánica es de 1, ¿Por qué estamos tan seguros, o por qué lo dicen?La fuerza ejercida (Fp) aplicada sobre la cuerda debe ser igual al peso del cuerpo, llamada fuerza de resistencia, que se desea levantar, si no tomamos en cuenta la fricción entre la cuerda y la polea

Aunque, su punto de apoyo es el centro de la mismo, por lo que se toma como brazo de potencia la distancia desde el centro de la polea hasta el punto donde se aplica la fuerza de potencia, que es la orilla de la polea, el radio, pero, hablando del brazo de resistencia, será la distancia desde el centro de la polea hasta el punto donde se aplica l

POLEA FIJA

Es el tipo de polea más simple, y consta de un solo punto determinado a través de su eje

Por lo que su Principio, que sabemos que es de la Conservación de la Energía:

Fp = Fr

Por lo que..., al aplicar la fuerza para levantar el objeto, es igual al peso del cuerpo.

Pero ¿Y las Ventajas Mecánicas?La Ventaja Mecánica Real, es igual en todas las Máquinas Simples, pero la Ventaja Mecánica Inicial, siempre cambia:

Lo creas o no, este dispositivo, a pesar de sus características, se utiliza mucho, dado que permite cambiar la dirección de la fuerza aplicada : )

Vmi= R/r= r/rVmi= 1

A diferencia de la Polea Fija, uno de los extremos de la cuerda se ata a un punto fijo y la carga que levantará se una a la polea a través del gancho, mientras que el otro extremo de la cuerda es en donde se aplica la fuerza de potencia para levantarlo

Aquí, el punto de apoyo es el extremo fijo de la cuerda y la línea vertical que forma.La Resistencia será el peso de la carga a levantar, y la Potencia, es la que se aplicará en el extremo móvil de la cuerda

POLEA MÓVIL

Con respecto a las Ventajas Mecánicas, no, no son las mismas que las de la Polea Fija:

Desde ese punto, el brazo de resistencia, es la distancia desde el punto de apoyo hasta donde se aplica la fuerza de resistencia será el radio de la polea. Hablando de su contraparte la de potencia, es desde el punto de apoo hasta donde se aplica la fuerza de potencia, será el doble del radio, osea, el diámetro de la polea.

Vmi= D / r= 2r / rVmi= 2

¡¡TIEMPO DE PROBLEMAS!!

PrObLEMa 2

Vmi- D/rVmi= 16/8 Vmi= 2

Se utiliza una polea móvil cuyo diámetro es de 16cm para elevar una carga de 260N. En el extremo de la cuerda se aplicará una fuerza de 150N para levantar la carga, por lo que, calcula la eficiencia de la máquina:

D- 16cmFr- 260N r- 8 Fp- 150N

E- Vmr/Vmi . 100E= 1.73/2 . 100 E= 86.5%

Vmr- Fr/FpVmr= 260/150 Vmr= 1.73

Una polea de 10cm de diámetro se utiliza para subir una cubeta con cemento que pesa 400N. ¿Cuál debe ser la fuerza que se debe de aplicar a la cuerda para subir la cubeta por el otro extremo?

Fr- 400NFp- ? R- 5 r- 5

En este caso, como podemos ver, es de una Polea Fija, y nos esta pidiendo la fuerza de resistencia, por lo que, en esta Polea, y en lo que vimos antes, es igual la fuerza de resistencia a la fuerza de potencia

Fp = FrFp = 400400 = 400

PrObLEMa 1

Máquinas Compuestas

Como sabemos, las Máquinas COmpuestas son la combinación de nuestra querida amiga del pasado, de la que acabamos de hablar, de la cuál, 2 o más de ella, forman a lo que conocemos Máquinas Compuestas, PERO tienen dos maneras en las que se clasifican sus componentes

MECÁNICOS

Suministran la energía para que la máquina opere. En otras palabras, son los que trabajan con pilas o baterías

Son los que van conectados entre sí para transformar la energía suministrada en energía mecánica

ENERGÉTICOS:

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-CONCLUSIONES-

Marlon

Ximena

Carlos

En esta etapa 4 de la ciencia del movimiento navegamos por el tema de maquina simples y compuestas esto desde sus utilidades, tipos de máquinas ya sea compuesta o simple, como se crearon o inventaron, como funcionan y por su puesto las características y definición de estas, también integramos el tema de las palancas y su clasificación que son de 1er género, 2do género y 3er género y las características de cada una así pasa también con los siguientes maquinas que son el plano inclinado, el torno y la polea, esta etapa en lo personal ha sido la más interesante de la materia por lo sencilla que es de comprender y por qué me gusta todo lo que envuelve las maquinas simples y compuestas.

Lo que aprendí en esta etapa fue que cada herramienta simple tiene su manera de calcular, son sencillas de hacerlo, esta etapa me gustó porque sinceramente aprendí más, pude hacer de manera fácil los problemas y eso me hace sentir muy feliz, entender algo nuevo. Creo que el haber aprendido estas cosas (el cálculo de estas herramientas) me servirán en algun momento de mi vida, como es el saber que tanta fuerza aumentar para elevar algo etc. El fabricar una polea o palanca siento que en algún momento se dará en la que debo de recrearla o saber hacerla y cuanto puede aguantar de fuerza por el objetivo y por mi propia fuerza

Mi conclusión para esta etapa es que las conversiones y fórmulas que se llevan a cabo en esta etapa son importantes para varias ocasiones y se pueden utilizar en la vida diaria, y dependen de la medida de cada cosa, la conversión de la medida o el tiempo que se pueda alcanzar será Es diferente. usar. Esta etapa es muy interesante por los tipos de métricas y fórmulas que usamos, porque es muy interactiva e interesante para la práctica y el aprendizaje y la definición de ciertas cosas que se usan en las fórmulas.También del uso de las diferentes máquinas simples que se llegaron a utilizar en esta etapa como fueron la polea, la palanca etc y como se siguen usando en la vida diaria. Siendo así que nunca se va a perder su importancia.

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CONCLUSIONES

Melanie

Jessica

Isabel

En esta Etapa, siendo sincera, y apesar de saber más o menos sobre estos temas, por mis años anteriores de escuela, fue bueno revivir ese recuerdo, vaya, los conocimientos que se fueorn oxidando con el tiempo. Además, me hizo ver la diferencia entre el Torno y la Polea, ya sé que no son lo mismo, pero, si los conocimientos se van perdiendo, vas confundiendo, jaja. Algo que si se me hizo interesante saber fue que las Máquinas Simples tuvieran expresiones algebráicas, solo sabía y me daba la idea de que solo eran máquinas, solo eso, no que las Matemáticas se involucrarían en ellas, fueron una de las cosas que me gustaron de la Etapa.

En esta etapa aprendimos en general las máquinas simples, una aplicación de principios y leyes del movimiento. Las máquinas simples son la palanca, plano inclinado, polea y torno ademas de esto vimos un poco de que eran estas maquina simples que prácticamente son un dispositivo que transforma una fuerza de entrada en una fuerza de salida y todo esto era con el objetivo de facilitar el trabajo del hombre, cada que veíamos cada maquina simple veíamos su historia y características de ella, con ello pudimos empezar a resolver problemas para en caso de la palaca el brazo de potencia o el de resistencia y lo grados de las palacas, también el plano inclinado, el torno y la polea cada esto me ayudo a poder resolver los problemas de la etapa y con esto conocer mas sobre dichas máquinas. También aprendimos mas sobre los compuestos mecánicos y los energéticos con estos temas ya podemos saber como es que funciona muchos de los aparatos que diariamente vemos y porque es que pueden realizar dicha función y con ello identificar el brazo de resistencia o el brazo de fuerza.

Conclusión En esta etapa aprendí sobre las máquinas simples que son la palanca, el plano inclinado, polea y torno y de queda máquina aprendí a resolver problemas con ayuda de las fórmulas y la verdad se me hizo un tema muy interesante ya que no sabía que había palancas de primera,segunda y tercera generación también aprendí varias palabras que no conocía como fulcro, brazo de potencia y fuerza de potencia la verdad me gusto esta etapa siento que aprendí muchas cosas nuevas y no se me complicó mucho

¡Gracias!