Palanca

Poleas

Engranajes

El hombre desde la antigüedad diseño y construyo máquinas para facilitar su trabajo, estas máquinas fueron remplazando los trabajos pesados como levantar objetos de gran tamaño y masa.

Primero utilizó una rama de árbol gruesa y una piedra y construyo una palanca que la uso para mover piedras y construir casas, pirámides, tumbas, puentes, etc.. después perfecciono la palanca y le agrega la rueda, la cuerda, una polea otros mecanismos transformando la palanca en grúa.

Pero la palanca también se uso como juegos infantiles y se crea el balancín donde juegan y se mueven dos niños, a pesar de que sus masas son distintas, logran moverse hacia arriba y abajo. Esto ocurre porque el balancín actúa como una máquina simple que equipara las fuerzas de los niños.

Palancas

	Los alicates son palancas combinadas (una pareja de palancas unidas en el punto de apoyo). La carga es la resistencia que el objeto opone al cierre de la herramienta.

PALANCA:

La palanca es una máquina simple. Es una máquina porque es capaz de multiplicar la fuerza y es simple porque tan solo está compuesta de dos elementos: una barra rígida y un punto de apoyo donde se sujeta la barra.

Una palanca está formada por una barra que se mueve sobre un punto de apoyo o fulcro.

Punto de apoyo o fulcro: Punto alrededor del cual puede girar la palanca.

Esfuerzo: Fuerza ejercida para levantar la carga.

Sobre la palanca actúan dos fuerzas: el esfuerzo Y el peso de la carga.
Cuando el punto de apoyo está en el centro de la Palanca, el esfuerzo que se aplica en uno de los extremes de la barra debe ser igual al peso de la carga para lograr el equilibrio.
La distancia comprendida entre el punto de apoyo y el lugar donde se aplica el esfuerzo, se llama brazo de fuerza motriz.
La distancia comprendida entre el punto de apoyo y el lugar donde se ubica la carga, se llama brazo de resistencia.

Tipos de palancas:
Las palancas se pueden clasificar en tres clases:

Palancas de primera clase: Son aquellas en las que el punto de apoyo se encuentra entre el lugar donde se aplica el esfuerzo y donde está la carga.

Si el contrapeso (potencia) están a una distancia   del punto de apoyo doble de la que hay entre la Carga (resistencia) y este punto ( esquema de arriba) , se observa que se necesita la mitad de Contrapeso para levantar la Carga (ejemplo, peso de un mueble. Y si la distancia entre el Contrapeso (potencia)   y el punto de apoyo fuese tres veces mayor que la distancia entre el punto y la Carga, sólo se necesitaría un tercio del Contrapeso, y así sucesivamente, ya que la palanca aumenta la cantidad de fuerza  que se aplica sobre ella.

Palanca de Primera Clase

EJEMPLOS

	Tijeras		Balanza	Romana
	Las tijeras son palancas combinadas de primera clase. Realizan una fuerte acción de corte cerca del punto de apoyo. La carga es la resistencia del material a la acción de corte de las hojas de la tijera.		El objeto que se pesa es la cerga, y los contrapesos realizan la fuerza pa equilibrar el mecanismo. Ambos pesos son iguales y se encuentran a la misma distancia del punto de apoyo.	El punto de apoyo no está en el centro, y el peso se desplaza por la barra hasta que equilibra el objeto que debe ser pesado.

	Martillo o saca clavos	Cerretilla
	La fuerza realizada por el operador se aumenta para extraer el clavo. La carga es la resistencia del clavo al ser extraído	Basta inclinar las varas de la carretilla para poder transportar una pesada carga con un pequeño esfuerzo.

Palancas de segunda clase: Son aquellas donde el punto de apoyo está en el extremo y la carga se encuentra entre el lugar en que se aplica el esfuerzo y el punto de apoyo.

	Palanca de segunda clase

EJEMPLOS:

	Carretilla de una rueda		Destapador	Romana
	Al elevar las varas es posible levantar una pesada carga que se halla más cerca del punto de apoyo, la rueda.		Al levantar el mango, se supera la fuerte resistencia de la tapa.	El cascanueces es una palanca combinada de segundo grado. La carga es la resistencia que la cáscara de la nuez opone a ser partida.

Palancas de tercera clase: El punto de apoyo está en u extremo y el esfuerzo se aplica entre la carga y el punto de apoyo.

	Palanca de tercera clase

EJEMPLOS:

	El Martillo		Pinzas	Caña de pescar
	El martillo actúa como una palanca de tercer grado cuando se utiliza para clavar un clavo. El punto de apoyo es la muñeca y la carga es la resistencia que opone la madera. La cabeza del martillo se mueve a mayor velocidad que la mano al golpear.		Un par de pinzas es una palanca de tercer grado   compuesta. El esfuerzo que ejercen los dedos se reduce en los extremos de la pinza, lo cual le permite tomar objeto	Mientras una de las manos actúa como punto de apoyo, la otra provee la fuerza para mover la caña. La carga es el peso del pez., que se puede levantar a gran altura con un movimiento de mano corto.

PALANCAS MÚLTIPLES: En la vida diaria nos encontramos con muchos aparatos y máquinas que combinan varios tipos de palancas , son lo que llamamos palancas múltiples . Varias palancas combinadas.

EJEMPLOS:

El Cortauñas			Excavadora
Las cortaúñas son una combinación clara de dos palancas que permiten realizar una potente acción de corte y son fáciles de manipular. El mango es una palanca de segundo grado que presiona las dos hojas de corte hasta unirlas. Las hojas actúan con gran fuerza, y dan lugar a una combinación de palancas de tercer grado. Los filos de las hojas realizan un movimiento corto para vencer la dura resistencia que ofrece la uña.			La excavadora es un ensamble rotativo de tres palancas (el pescante, el móvil y la cuchara) montadas sobre orugas. estas tres palancas accionadas por pistones hidráulicos que permiten colocar la cuchara en cualquier posición, van montadas sobre una plataforma

Poleas

La polea es una rueda con una hendidura en la llanta por donde se introduce una cuerda o una correa.

Las poleas sirven para elevar cargas con más comodidad porque cambian la dirección de la fuerza . Pero lo más importante es que también se puede dividir la fuerza para elevar una gran carga si se combinan las poleas formando un polipasto .

Un polipasto es un conjunto de poleas combinadas de tal forma que podemos elevar un gran peso haciendo muy poca fuerza.

Un polipasto está compuesto de una polea fija y una polea móvil. La polea fija solo gira cuando se tira de la cuerda y la polea móvil gira a la vez que se desplaza hacia arriba. En los gráficos podemos entender cómo es posible disminuir la fuerza aplicada empleando poleas fijas y móviles.

Es una máquina simple que sirve para transmitir una fuerza.

Se usa como elemento de transmisión para cambiar la dirección del movimiento en máquinas y mecanismos. Además, formando conjuntos —aparejos o polipastos— sirve para reducir la magnitud de la fuerza necesaria para mover un peso, variando su velocidad.

Las poleas se clasifican en :

Poleas simples
Poleas móviles
Poleas compuestas

Poleas simples:

Cambia el sentido de la fuerza, por lo que es más fácil elevar cargas.

Sólo con una cuerda y una rueda se puede arreglar el cambio de dirección. Se fija la rueda a un soporte y se pasa una cuerda por la rueda hasta alcanzar la carga. Al tirar desde el otro extremo de la cuerda, se puede elevar la carga hasta la altura en que se halla fija la polea. El propio peso del cuerpo de la persona que tira se constituye en una ayuda.

Una rueda utilizada de esta manera, se convierte en una polea, y el sistema de elevación que realiza es una simple guía.
Las poleas simples se usan en máquinas en las que se debe cambiar la dirección del movimiento, como por ejemplo un ascensor.
Aquí, el movimiento ascendente de la cabina debe estar conectado con el movimiento descendente de un contrapeso.

En una polea ideal, la fuerza que se aplica para tirar de la cuerda es igual al peso de la carga. En la práctica, la fuerza es siempre un poco mayor, ya que tiene que vencer la fuerza de fricción en la rueda de la polea y elevar la carga.
Por ello, la fricción induce la eficacia de todas las máquinas.

En la polea simple la carga que se desea mover representa el peso o la fuerza de gravedad. Este tipo de polea se utiliza para sacar agua de un pozo, o para levantar una carga en una grúa.

Una polea simple es una palanca de primera clase. Sirve únicamente para cambiar de dirección o el sentido de la fuerza, ya que es más fácil ejercer tirando la cuerda hacia abajo que hacia arriba.

Poleas móviles:

La polea movil no es otra cosa que una polea de gancho conectada a una cuerda que tiene uno de sus extremos anclado a un punto fijo y el otro ( extremo movil ) conectado a un mecanismo de tracción.

Estas poleas disponen de un sistema armadura-eje que les permite permanecer unidas a la carga y arrastrarla en su movimiento (al tirar de la cuerda la polea se mueve arrastrando la carga).

Poleas Compuestas: Las poleas compuestas son aquellas donde se usan más de dos poleas en el sistema, y puede ser una fija y una móvil, o dos fijas y una móvil etc.,
Tirar una cuerda de arriba hacia abajo resulta más fácil que hacerlo desde bajo hacia arriba. Para cambiar la dirección del esfuerzo, a la polea móvil se agrega una polea fija, proporcionando una ventaja mecánica.
La ventaja mecánica es la disminución del esfuerzo.

Esta ventaja mecánica la determinamos contando los segmentos de cuerda que llegan a las poleas móviles que soportan el esfuerzo.

La fuerza para levantar el cuerpo se va reduciendo proporcionalmente a la cantidad de segmentos de cuerda que soportan directamente la fuerza.

También podemos agregar a una polea otra polea fija o una o varias móviles para obtener una combinación de poleas que disminuya el esfuerzo.

Existen muchas combinaciones de poleas que se pueden usar, de acuerdo al trabajo que se deba realizar y la ventaja mecánica que se desea conseguir.

ENGRANAJES

   Engranajes

Los engranajes son ruedas dentadas que sirven para transmitir movimiento, cambiar velocidad y la dirección de la rotación.
Estos lo hace al encajar directamente un engranaje en otro o bien a través de una cadena.

El inventor de los engranajes en todas sus formas fue Leonardo da Vinci, quien a su muerte en la Francia de 1519, dejó para nosotros sus valiosos dibujos y esquemas de muchas de los mecanismos que hoy utilizamos diariamente.  

La forma más básica de un engrane es una pareja de ruedas, una de ellas provistas de barras cilíndricas y la otra formada por dos ruedas unidas por barras cilíndricas.

En la imágen se aprecia un mecanismo para repeler ataques enemigos, consiste de aspas al nivel del techo movidas por un eje vertical, unido a un "engranaje" , el movimiento lo producen soldados que giran una rueda a nivel del piso y provocando que los enemigos que han alcanzado el techo sean expulsados. En este mecanismo se muestra la transmisión entre dos ejes paralelos, uno de ellos es el eje motor y el otro el eje conducido. 

Leonardo se dedica mucho a la creación de máquinas de guerra para la defensa y el ataque, sus materiales son madera, hierro y  cuerdas las que se elaboran en forma rudimentaria, pero sus esquemas e invenciones trascienden el tiempo y nos enseñan las múltiples alternativas que nos brindan mecanismos básicos de palancas, engranes y poleas unidas entre si en una máquina cuyo diseño geométrico es notable. 

Si a un engranaje pequeño se le encaja uno grande, el resultado será disminución en la velocidad de giro del sistema.

Al conectar un engranaje pequeño a uno grande, se produce un aumento en la velocidad de giro del sistema.

Otros tipos de engranajes