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Máquinas simples y sus usos
Una máquina simple es un dispositivo que cambia la dirección o la cantidad de una fuerza. Son los elementos que se utilizan para construir máquinas más complejas. Por ejemplo, en una bicicleta se utilizan ruedas, palancas, tornillos y poleas.
Las máquinas simples son los mecanismos más básicos que utilizan la ventaja mecánica (también llamada palanca) para multiplicar la fuerza. ¿Cómo lo hacen? En realidad se debe a un concepto llamado trabajo. Sabes que si caminas 3 kilómetros hasta la escuela, te cuesta más trabajo que si tuvieras que caminar 1 kilómetro hasta la escuela. ¿Cuánto esfuerzo supone cada paso? El esfuerzo es lo que te cuesta mover tu cuerpo. Los científicos e ingenieros llaman “trabajo” al esfuerzo que se realiza en una distancia.
Una máquina simple utiliza una fuerza para realizar un trabajo sobre una carga. Si no hubiera fricción, la cantidad de trabajo realizado sobre la carga sería igual al trabajo realizado por la fuerza aplicada. Las máquinas simples se utilizan a menudo para aumentar la cantidad de fuerza de salida. Pero hay una contrapartida, cuanto más se aumenta la fuerza, menos distancia se recorre. La relación entre la fuerza de salida y la de entrada se llama ventaja mecánica.
Cuáles son las 7 máquinas simples
Las máquinas simples son dispositivos con pocas o ninguna pieza móvil que facilitan el trabajo. Los alumnos conocen los seis tipos de máquinas simples -la cuña, la rueda y el eje, la palanca, el plano inclinado, el tornillo y la polea- en el contexto de la construcción de una pirámide, y adquieren conocimientos de alto nivel sobre herramientas que se han utilizado desde la antigüedad y que siguen utilizándose en la actualidad. En dos actividades prácticas, los alumnos comienzan a diseñar su propia pirámide realizando cálculos de materiales y evaluando y seleccionando un lugar de construcción. Las seis máquinas simples se examinan con mayor profundidad en las siguientes lecciones de esta unidad.
¿Por qué los ingenieros se interesan por las máquinas simples? ¿Cómo ayudan estos dispositivos a los ingenieros a mejorar la sociedad? Las máquinas simples son importantes y comunes en nuestro mundo actual en forma de dispositivos cotidianos (palancas, carretillas, rampas de carretera, etc.) que los individuos, y especialmente los ingenieros, utilizan a diario. Los mismos principios físicos y ventajas mecánicas de las máquinas simples que utilizaban los ingenieros de la antigüedad para construir pirámides son los que emplean los ingenieros de hoy en día para construir estructuras modernas como casas, puentes y rascacielos. Las máquinas simples proporcionan a los ingenieros herramientas adicionales para resolver los retos cotidianos.
Cómo facilitan el trabajo las máquinas simples
En la ciencia, la fuerza y la distancia determinan la cantidad de trabajo realizado. Las máquinas y la tecnología ayudan a reducir la cantidad de trabajo que tienen que hacer las personas. Por ejemplo, las máquinas de transporte de equipaje entregan las maletas en los aviones. Reducen la cantidad de trabajo que tienen que hacer los empleados y los pasajeros.
En ciencia, el trabajo se produce cuando una fuerza mueve un objeto en la misma dirección en la que se ejerce la fuerza. Se produce trabajo cuando un profesor levanta una silla, un caballo tira de un carro y una bailarina salta en el aire. Sin embargo, no todas las fuerzas producen trabajo. Para que se produzca trabajo, deben cumplirse dos condiciones. En primer lugar, debe ejercerse una fuerza sobre un objeto que haga que éste se mueva. En segundo lugar, la fuerza debe ejercerse en la misma dirección en la que se mueve el objeto.
Un alumno levanta un libro del suelo a una estantería situada a 1 metro del suelo. Un segundo alumno levanta el mismo libro a la misma altura y luego lo lleva a una estantería al otro lado de la habitación. ¿Qué alumno realiza más trabajo con el libro? La respuesta podría sorprenderte porque la respuesta es ninguno de los dos estudiantes. Ambos estudiantes trabajan lo mismo en el libro.
Cuáles son las 6 máquinas simples
La cuña (cortadora de troncos o cuchillo)Se utiliza para convertir una fuerza aplicada en la dirección del movimiento de la cuña en una acción de división que actúa en ángulo recto con la hoja. Suele utilizarse para partir, cortar o levantar objetos pesados en función del ángulo de los lados de la cuña.
La rueda y el eje (volante o destornillador)Combina una rueda con un eje central fijo que asegura que ambos deben girar juntos. Una pequeña fuerza aplicada en el borde de la rueda se convierte mediante la rotación en una fuerza más potente en el eje más pequeño. Este efecto puede invertirse aplicando una gran fuerza en el eje más pequeño, lo que da lugar a una fuerza menor en el borde de la rueda más grande con una velocidad de rotación mucho mayor.
El tornillo (gato de coche estilo tijera o enrollador de ventanas)La rotación de un eje roscado puede convertirse en un movimiento en cualquier dirección a lo largo del eje de rotación dependiendo de la dirección de su rosca en espiral. Un tornillo actúa como un “plano inclinado” que se ha enrollado alrededor de un eje. Se suelen utilizar con engranajes o como mecanismo de fijación.
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