El sistema de engranajes con cadena de una bicicleta, los engranajes del reloj, la palanca de un balancín, la polea de un pozo de agua... son algunos de los mecanismos más sencillos que se encuentran formando parte de muchos objetos.
Las estructuras soportan las fuerzas de un modo estático sin moverse, en cambio los mecanismos permiten el movimiento de los objetos.
Transmiten el movimiento, la fuerza y la potencia producidos por un elemento motriz a otro punto.
Palanca
La palanca es 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, con el fin de vencer una resistencia, R, que actúa en otro punto de la barra.
Hay tres tipos de palanca: de primer grado, de segundo grado y de tercer grado.
| Primer grado | Segundo grado | Tercer grado |
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El punto de apoyo se encuentra entre la fuerza aplicada y la resistencia. 11.54.40.png?idcurso=896359)
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La resistencia se encuentra entre el punto de apoyo y la fuerza aplicada.
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La fuerza aplicada se encuentra entre el punto de apoyo y la resistencia. 11.54.50_762832.png?idcurso=896359) Edit me...
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El efecto de la fuerza aplicada puede verse aumentado o disminuido. 11.54.56.png?idcurso=896359) |
El efecto de la fuerza aplicada siempre se ve aumentado (d > r).
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El efecto de la fuerza aplicada siempre se ve disminuido ( d < r).
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Polea
Es una rueda ranurada que gira alrededor de un eje. Este se halla sujeto a una superficie fija. Por la ranura de la polea se hace pasar una cuerda, cadena o correa que permite vencer, de forma cómoda, una resistencia, R, aplicando una fuerza, F.
Polea fija
Se encuentra en equilibrio cuando la fuerza aplicada, F, es igual a la resistencia, R, que presenta la carga:
F = R
Sirve para subir y bajar cargas con facilidad. Se utiliza en pozos, grúas sencillas, aparatos de musculación, etcétera.
Polea móvil
Es un conjunto de dos poleas, una fija y otra que puede desplazarse linealmente. Se encuentra en equilibrio cuando:
F = 
Mediante este sistema, el esfuerzo realizado para vencer la resistencia de una carga se reduce a la mitad con respecto a la polea fija.
Polipasto
Es un tipo especial de montaje constituido por dos grupos de poleas: fijas y móviles.
A medida que aumenta el número de poleas, el mecanismo se hace más complejo, pero el esfuerzo necesario para vencer la resistencia disminuye.
Observa los distintos tipos de polipastos (n indica el número de poleas móviles):
La polea móvil y el polipasto poseen las mismas aplicaciones: ascensores, montacargas, grúas, etcétera.
Ruedas o poleas
Son sistemas de dos o más ruedas que se encuentran en contacto, ya sea directo o a través de una correa.
Ruedas de fricción
Son sistemas de dos o más ruedas que se encuentran en contacto directo. Una de las ruedas se denomina motriz o de entrada, pues al moverse provoca el movimiento de la rueda conducida o de salida, que se ve arrastrada por la primera. Las dos poleas giran en sentido opuesto.
Aplicaciones: muy empleadas en la industria, por ejemplo para fabricar y arrastrar chapas metálicas, rollos de papel, etcétera.
Los sistemas de poleas con correa
Son conjuntos de poleas o ruedas situadas a cierta distancia, cuyos ejes suelen ser paralelos, que giran simultáneamente por efecto de una correa.
Así, el giro de un eje se transmite al otro a través de las poleas acopladas a dichos ejes. Las dos poleas giran en el mismo sentido.
Aplicaciones: máquinas industriales, lavadoras, taladradoras, etcétera.
La relación de transmisión entre las velocidades de giro depende del tamaño relativo de las ruedas, y se expresa mediante la siguiente ecuación:
= 
D1 y D2 indican los diámetros, y N1 y N2, las velocidades de las ruedas motriz y conducida, respectivamente.
Engranajes
Son juegos de ruedas que poseen salientes denominados dientes, que encajan entre sí, de manera que unas ruedas arrastran a las otras. Todos los dientes han de tener la misma forma y tamaño. El movimiento circular del eje 1 se transmite al eje 2 a través de los engranajes 1 y 2, acoplados a los ejes. Los dos engranajes giran en sentido opuesto.
Aplicaciones: en máquinas industriales y en automoción, pero también en artículos domésticos como taladradoras, batidoras, juguetes...
Sistemas de engranajes con cadena
Consisten en dos ruedas dentadas de ejes paralelos, situadas a cierta distancia la una de la otra, que giran simultáneamente por efecto de una cadena o correa dentada engranada a ambas. La cadena hace que el movimiento circular del eje 1 se transmita al eje 2 a través de los engranajes 1 y 2. Los dos engranajes giran en el mismo sentido.
Aplicaciones: en máquinas industriales y motores, motocicletas...
La relación de transmisión entre las velocidades de giro depende del tamaño relativo de las ruedas y se expresa mediante la siguiente ecuación:
=
Z1 y Z2 son el número de dientes, y N1 y N2, las velocidades.
Transforman un movimiento circular en un movimiento rectilíneo, o viceversa.
Conjunto manivela-torno
Una manivela es una barra que está unida a un eje al que hace girar.
La fuerza necesaria para que el eje gire es menor que la que habría que aplicarle directamente.
El mecanismo que se basa en este dispositivo es el torno, el cual consta de un tambor que gira alrededor de su eje a fin de arrastrar un objeto.
Un torno está en equilibrio cuando se cumple la siguiente igualdad:
F ∙ d = R ∙ r
Por tanto, la fuerza aplicada equivale a:
F = R · 
Aplicaciones: grúas, molinillo de café, etcétera.
Piñón-cremallera
Se trata de un piñón o rueda dentada de dientes rectos, engarzado a una cremallera, es decir, una correa o barra dentada. Cuando la rueda dentada gira, la cremallera se desplaza con movimiento rectilíneo.
Este mecanismo permite también transformar el movimiento rectilíneo de la cremallera en un movimiento circular del piñón. Es decir, es un mecanismo reversible.
Aplicaciones: en columnas de taladradoras, sacacorchos, direcciones de automóviles...
Conjunto biela-manivela
Está formado por una manivela y una barra denominada biela. Esta se encuentra articulada por un extremo con dicha manivela y, por el otro, con un elemento que describe un movimiento alternativo. Al girar la rueda, la manivela transmite el movimiento circular a la biela, que experimenta un movimiento de vaivén.
Dicho sistema también funciona a la inversa, es decir, transforma un movimiento rectilíneo alternativo o de vaivén en un movimiento de rotación.
Aplicaciones: su importancia fue decisiva en el desarrollo de la locomotora de vapor, y en la actualidad se utiliza en motores de combustión interna, limpiaparabrisas, máquinas herramienta, etcétera.
Actividad 39
Indica el tipo de palanca en cada uno de los siguientes objetos tecnológicos.
Actividad 40
Observa los esquemas de una polea fija y de una polea móvil. ¿Para qué se utilizan estos mecanismos?
Actividad 41
Completa los frases:
