a) Cuadro comparativo mencionando las características de las máquinas que sirvan para clasificarlas en Simples y Compuestas.
El ser humano siempre intenta realizar trabajos que sobrepasan su capacidad física o intelectual. Algunos ejemplos de esta actitud de superación pueden ser: mover rocas enormes, elevar coches para repararlos, transportar objetos o personas a grandes distancias, extraer sidra de la manzana, cortar árboles, resolver gran número de problemas en poco tiempo.
Para solucionar estos grandes retos se inventaron las máquinas: una grúa o una excavadora son máquinas; pero también lo son una bicicleta, o los cohetes espaciales; sin olvidar tampoco al simple cuchillo, las imprescindibles pinzas de depilar, el adorado ordenador o las obligatorias escaleras. Todos ellos son máquinas y en común tienen, al menos, una cosa: son inventos humanos cuyo fin es reducir el esfuerzo necesario para realizar un trabajo.
Las máquinas inventadas por el hombre se pueden clasificar atendiendo a tres puntos de vista:
SEGÚN SU SOMPLEJIDAD | SEGÚN LOS PASOS O ENCADENAMIENTOS | SEGÚN EL NÚMERO DE TECNOLOGÍAS |
Analizando nuestro entorno podemos encontrarnos con máquinas sencillas (como las pinzas de depilar, el balancín de un parque, un cuchillo, un cortaúñas o un motor de gomas), complejas (como el motor de un automóvil o una excavadora) o muy complejas (como un cohete espacial o un motor de reacción), todo ello dependiendo del número de piezas empleadas en su construcción | También nos podemos fijar en que el funcionamiento de algunas de ellas nos resulta muy fácil de explicar, mientras que el de otras solo está al alcance de expertos. La diferencia está en que algunas máquinas solamente emplean un paso para realizar su trabajo (máquinas simples), mientras que otras necesitan realizar varios trabajos encadenados para poder funcionar correctamente (máquinas compuestas). La mayoría de nosotros podemos describir el funcionamiento de una escalera (solo sirve para subir o bajar por ella) o de un cortaúñas (realiza su trabajo en dos pasos: una palanca le transmite la fuerza a otra que es la encargada de apretar los extremos en forma de cuña); pero nos resulta imposible explicar el funcionamiento de un ordenador, un motor de automóvil o un satélite espacial. | Por último podemos ver que algunas de ellas son esencialmente mecánicas (como la bicicleta) o electrónicas (como el ordenador); pero la mayoría tienen mezcladas muchas tecnologías o tipos de energías (una escavadora dispone de elementos que pertenecen a las tecnologías eléctrica, mecánica, electrónica, hidráulica, neumática, térmica, química... todo para facilitar la extracción de tierras). |
b. ¿Cuáles son las diferencias entre una maquina simple y una compuesta? Da tres ejemplos en cada caso y sustenta su aplicación.
MÁQUINAS SIMPLES
Cuando la máquina es sencilla y realiza su trabajo en un solo paso nos encontramos ante una máquina simple. Una máquina simple es un artefacto mecánico que transforma una fuerza aplicada en otro resultante, modificando la magnitud de la fuerza, su dirección, la longitud de desplazamiento o una combinación de ellas. Las máquinas simples, se agrupan dando lugar a los mecanismos, cada uno encargado de hacer un trabajo determinado.
Algunas inventos que cumplen las condiciones anteriores son: cuchillo, pinzas, rampa, cuña, polea simple, rodillo, rueda, manivela, torno, hacha, pata de cabra, balancín, tijeras, alicates, llave fija...
Las máquinas simples se pueden clasificar en:
- La cuña transforma una fuerza vertical en dos horizontales antagonistas. El ángulo de la cuña determina la proporción entre las fuerzas aplicada y resultante, de un modo parecido al plano inclinado.
Ejemplos muy claros de cuñas son hachas, cinceles y clavos aunque, en general, cualquier herramienta afilada, como el cuchillo o el filo de las tijeras, puede actuar como una cuña.
- La palanca es una barra rígida con un punto de apoyo, a la que se aplica una fuerza y que, girando sobre el punto de apoyo, vence una resistencia. Se cumple la conservación de la energía y, por tanto, la fuerza aplicada por su espacio recorrido ha de ser igual a la fuerza de resistencia por su espacio recorrido.
- En el plano inclinado se aplica una fuerza para vencer la resistencia vertical del peso del objeto a levantar. Dada la conservación de la energía, cuando el ángulo del plano inclinado es más pequeño se puede levantar más peso con una misma fuerza aplicada pero, a cambio, la distancia a recorrer será mayor.
Ejemplo Podemos encontrar rampas con esta utilidad en carreteras, vías de tren, rampas para acceso a garajes, escaleras, acceso de minusválidos, puertos pesqueros, piscinas
- La polea simple transforma el sentido de la fuerza; aplicando una fuerza descendente se consigue una fuerza ascendente. El valor de la fuerza aplicada y la resultante son iguales, pero de sentido opuesto.
EJEMPLO: si intentamos sacar un cubo lleno de agua de un pozo con una cuerda, ejercemos realmente la misma fuerza con polea y sin ella. Pero si utilizamos una polea y tiramos de la cuerda hacia abajo, nuestro propio peso nos ayuda a ejercer dicha fuerza y a levantar el cubo.
MÁQUINAS COMPUESTAS
Cuando no es posible resolver un problema técnico en una sola etapa hay que recurrir al empleo de una máquina compuesta, que no es otra cosa que 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 fases necesarias.
La práctica totalidad de las máquinas empleadas en la actualidad son compuestas, y ejemplos de ellas pueden ser: polipasto, motor de explosión interna (diesel o gasolina), impresora de ordenador, bicicleta, cerradura, lavadora, video.
Ejemplo 1
Si analizamos un taladro podremos ver que es una máquina compuesta formada por varios mecanismos: uno se encarga de crear un movimiento giratorio, otro de llevar ese movimiento del eje del motor al del taladro, otro de mover el eje del taladro en dirección longitudinal, otro de sujetar la broca.
Ejemplo 2
Un motor constituye una máquina termodinámica formada por un conjunto de piezas o mecanismos fijos y móviles, cuya función principal es transformar la energía química que proporciona la combustión producida por una mezcla de aire y combustible en energía mecánica o movimiento. Para ello entran en funcionamiento distintos elementos principales, (bloque, cigüeñal, biela, pistón, culata, válvulas) y otros específicos de cada uno, como la bomba inyectora.
Ejemplo 3
La bicicleta es un vehículo de transporte personal de propulsión humana, es decir por el propio viajero. Sus componentes básicos son dos ruedas, generalmente de igual diámetro y dispuestas en línea, un sistema de transmisión a pedales, un cuadro metálico que le da la estructura e integra los componentes, un manillar para controlar la dirección y un sillín para sentarse. El desplazamiento se obtiene al girar con las piernas la caja de los pedales que a través de una cadena hace girar un piñón que a su vez hace girar la rueda trasera sobre el pavimento
c. Identifica dos tipos de palancas en el cuerpo humano, esquematice.
Las principales palancas del cuerpo humano se hallan en las extremidades, y están destinadas a permitir grandes, amplios y poderosos movimientos.
Las de las piernas son más fuertes que las de los brazos, aunque tienen menos variedad de posiciones al moverse.
- PALANCAS DE PRIMER GÉNERO
En el movimiento de la cabeza cuando asentimos, encontramos una palanca de primer grado.
Al desplazar la cabeza hacia atrás, el cráneo pivota sobre la vértebra atlas (el punto de apoyo).
Los músculos trapecio y esternocleidomastoideo, realizan la fuerza necesaria para mover el peso de la cabeza.
Otro ejemplo lo encontramos al realizar algo tan cotidiano como llamar a una puerta.
El músculo que trabaja es el tríceps que se inserta en el antebrazo por detrás del codo. Así el tríceps se contrae, haciendo que el antebrazo pivote sobre el codo, moviendo el peso del antebrazo y alejándolo de nuestro cuerpo. Es el mismo movimiento que cuando se lanza un tiro libre en baloncesto
- PALANCAS DE SEGUNDO GÉNERO
Las encontramos al caminar, un movimiento tan genuinamente humano. Al andar, se ponen en juego distintos músculos que accionan palancas de 2º grado, que multiplican la fuerza para que podamos desplazar el peso de nuestro cuerpo se muestran en dos fases los músculos implicados al andar. En la primera fase observamos cómo nos impulsamos para elevar el pie, jugando un papel primordial, los gemelos. Éstos al contraerse, transmiten su fuerza al talón de Aquiles, que vence el peso del cuerpo, haciendo pivotar el pie cerca del nacimiento de las falanges.
En la segunda fase, el pie se deposita en el suelo suavemente. Al apoyar el pie en el suelo, éste pivota sobre el talón (su punto de apoyo). La fuerza la realizan ahora los músculos tibiales que permiten que el peso se deposite suavemente en el suelo.
d. Clasifica las siguientes palancas según su género:
- PINZAS
Palanca de tercera clase
En la palanca de tercera clase, la potencia se encuentra entre la resistencia y el punto de apoyo Se caracteriza en que la fuerza aplicada es mayor que la resultante; y se utiliza cuando lo que se requiere es ampliar la velocidad transmitida a un objeto o la distancia recorrida por él.
- CARRETILLA
Palanca de segunda clase
En la palanca de segunda clase, la resistencia se encuentra entre la potencia y el punto de apoyo. Se caracteriza en que la potencia es siempre menor que la resistencia, aunque a costa de disminuir la velocidad transmitida y la distancia recorrida por la resistencia.
- BALANZA ROMANA
Palanca de primera clase:
En la palanca de primera clase, el punto de apoyo se encuentra situado entre la potencia y la resistencia. Se caracteriza en que la potencia puede ser menor que la resistencia, aunque a costa de disminuir la velocidad transmitida y la distancia recorrida por la resistencia.
- El sistema formado por los músculos de la nuca, que ejercen la fuerza, el peso de la cabeza que tiende a caer hacia delante y el atlas.
PALANCA DE PRIMER GÉNERO
Articulación occipitoatloidea (apoyo), músculos extensores del cuello (potencia) y peso de la cabeza
- El sistema formado por los gemelos, que ejercen la fuerza, el tarso, donde se aplican la resistencia y la punta de los pies, que es el punto de apoyo.
PALANCA DE SEGUNDO GÉNERO
Articulación tibiotarsiana (apoyo), músculos extensores del tobillo (potencia) y peso del cuerpo (resistencia
- El sistema formado por el tríceps, que ejerce la fuerza, el objeto que empujamos con la mano que es la resistencia y el codo que actúa como punto de apoyo.
PALANCA DE TERCER GÉNERO
Articulación del codo (apoyo), músculos flexores del codo (potencia) y peso del antebrazo y la mano (resistencia).
