HISTORIA DE  LA  PALANCA

La palanca es una máquina simple que tiene como función transmitir una fuerza y un desplazamiento. Está compuesta por una barra rígida que puede girar libremente alrededor de un punto de apoyo llamado fulcro.¹

Puede utilizarse para amplificar la fuerza mecánica que se aplica a un objeto, para incrementar su velocidad o la distancia recorrida, en respuesta a la aplicación de una fuerza

El descubrimiento de la palanca y su empleo en la vida cotidiana proviene de la época prehistórica. Su empleo cotidiano, en forma de cigoñales, está documentado desde el tercer milenio a. C. –en sellos cilíndricos de Mesopotamia– hasta nuestros días. El manuscrito más antiguo que se conserva con una mención a la palanca forma parte de la Sinagoga o Colección matemática de Pappus de Alejandría, una obra en ocho volúmenes que se estima fue escrita alrededor del año 340. Allí aparece la famosa cita de Arquímedes:

QUE FUERZAS ACTÚAN EN UNA PALANCA

Sobre la barra rígida que constituye una palanca actúan tres fuerzas:

• La potencia; P: es la fuerza que aplicamos voluntariamente con el fin de obtener un resultado; ya sea manualmente o por medio de motores u otros mecanismos.
• La resistencia; R: es la fuerza que vencemos, ejercida sobre la palanca por el cuerpo a mover. Su valor será equivalente, por elprincipio de acción y reacción, a la fuerza transmitida por la palanca a dicho cuerpo.
• La fuerza de apoyo: es la ejercida por el fulcro sobre la palanca. Si no se considera el peso de la barra, será siempre igual y opuesta a la suma de las anteriores, de tal forma de mantener la palanca sin desplazarse del punto de apoyo, sobre el que rota libremente.

• Brazo de potencia; Bp: la distancia entre el punto de aplicación de la fuerza de potencia y el punto de apoyo.
• Brazo de resistencia; Br: distancia entre la fuerza de resistencia y el punto de apoyo.

 

LEY DE LA PALANCA

En física, la ley que relaciona las fuerzas de una palanca en equilibrio se expresa mediante la ecuación:

Ley de la palanca: Potencia por su brazo es igual a resistencia por el suyo.

Siendo P la potencia, R la resistencia, y Bp y Br las distancias medidas desde el fulcro hasta los puntos de aplicación de P y Rrespectivamente, llamadas brazo de potencia y brazo de resistencia.

Si en cambio una palanca se encuentra rotando aceleradamente, como en el caso de una catapulta, para establecer la relación entre las fuerzas y las masas actuantes deberá considerarse la dinámica del movimiento en base a los principios de conservación de cantidad de movimiento y momento angular.

TIPOS DE PALANCA

Las palancas se dividen en tres géneros, también llamados órdenes o clases, dependiendo de la posición relativa de los puntos de aplicación de la potencia y de la resistencia con respecto al fulcro (punto de apoyo). El principio de la palanca es válido indistintamente del tipo que se trate, pero el efecto y la forma de uso de cada uno cambian considerablemente.

PALANCA DE PRIMER CLASE: En la palanca de primera clase, el fulcro 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. Para que esto suceda, el brazo de potencia Bp ha de ser mayor que el brazo de resistencia Br.

Cuando se requiere ampliar la velocidad transmitida a un objeto, o la distancia recorrida por éste, se ha de situar el fulcro más próximo a la potencia, de manera que Bp sea menor que Br.

Ejemplos de este tipo de palanca son el balancín, las tijeras, las tenazas, los alicates o la catapulta (para ampliar la velocidad). En el cuerpo humano se encuentran varios ejemplos de palancas de primer género, como el conjunto tríceps braquial - codo - antebrazo.

PALANCA DE SEGUNDA CLASE: En la palanca de segunda clase, la resistencia se encuentra entre la potencia y el fulcro. 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.

Ejemplos de este tipo de palanca son la carretilla, los remos y el cascanueces.

PALANCA DE TERCERA CLASE:  En la palanca de tercera clase, la potencia se encuentra entre la resistencia y el fulcro. 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.

Ejemplos de este tipo de palanca son el quitagrapas caña de pescar y la pinza de cejas; y en el cuerpo humano, el conjunto codo - bíceps braquial - antebrazo, y la articulación temporomandibular.

INTERMOVILES   DE PRIMER GRADO

   

Las palancas interm�viles tienen el punto de apoyo cerca de la resistencia, quedando con un brazo de palanca muy corto como en las tijeras o pinzas de mec�nico o similares.

INTERRRESISTENTES DE SEGUNDO GRADO 

 

HISTORIA DE LA POLEA

Una polea, es una máquina simple, un dispositivo mecánico de tracción, que sirve para transmitir una fuerza. Además, formando conjuntos —aparejos opolipastos— sirve para reducir la magnitud de la fuerza necesaria para mover un peso.

Según definición de Habón de la Guisopillo  «la polea es el punto de apoyo de una cuerda que moviéndose se arrolla sobre ella sin dar una vuelta completa»¹ actuando en uno de sus extremos la resistencia y en otro la potencia  La única nota histórica sobre su uso se debe a Plutarco, quien en su obra Vidas paralelas (c. 100 a. C.) relata que Arquímedes, en carta al rey Hierón de Siracusa, a quien lo unía gran amistad, afirmó que con una fuerza dada podía mover cualquier peso e incluso se jactó de que si existiera otra Tierra, yendo a ella podría mover ésta. Hierón, asombrado, solicitó a Arquímedes que realizara una demostración

Acordaron que el objeto a mover fuera un barco de la armada del rey, ya que Hierón creía que éste no podría sacarse de la dársena y llevarse a dique seco sin el empleo de un gran esfuerzo y numerosos hombres. Según relata Plutarco, tras cargar el barco con muchos pasajeros y con las bodegas repletas, Arquímedes se sentó a cierta distancia y tirando de la cuerda alzó sin gran esfuerzo el barco, sacándolo del agua tan derecho y estable como si aún permaneciera en el mar  

PARTES DELA POLEA

Esta compuesta por tres partes:

1. La llanta: Es la zona exterior de la polea y su constitución es esencial, ya que se adaptará a la forma de la correa que alberga.

1. El cuerpo: Las poleas estarán formadas por una pieza maciza cuando sean de pequeño tamaño. Cuando sus dimensiones aumentan, irán provista de nervios y/o brazos que generen la polea, uniendo el cubo con la llanta.

1. El cubo: Es el agujero cónico y cilíndrico que sirve para acoplar al eje. En la actualidad se emplean mucho los acoplamientos cónicos en las poleas, ya que resulta muy cómodo su montaje y los resultados 

1. de funcionamiento son excelentes

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POLEA SIMPLE FIJA

La manera mas sencilla de utilizar una polea es colgar un peso en un extremo de la cuerda, y tirar del otro extremo para levantar el peso.

Una polea simple fija no produce una ventaja mecánica  la fuerza que debe aplicarse es la misma que se habia requerido para levantar el objeto sin la polea. La polea sin embargo, permite aplicar la fuerza en una dirección mas conveniente.

POLEA MÓVIL

La polea móvil 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 móvil) 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)

Para su construcción en el aula taller se necesitan, como mínimo, los operadores siguientes: polea, eje, armadura, gancho y cuerda. Su constitución es similar a la polea fija de gancho, diferenciándose solamente en su forma de funcionamiento.

La presentación comercial de estas poleas varía según la utilidad a la que vaya destinada. En algunas versiones se montan varias poleas sobre una misma armadura con la finalidad de aumentar el número de cuerdas y por tanto la ganancia mecánica del sistema. En otras se sustituye la armadura por una carcasa metálica que recoge a la polea en su interior, mejorando así la presentación estética y la seguridad en su manipulación.

POLEA COMPUESTA O POLIPASTO

Un aparejo, polipasto o polispasto es una máquina compuesta por dos o más poleas y una cuerda, cable o cadena que alternativamente va pasando por las diversas garruchas de cada una de aquellas. Se utiliza para levantar o mover una carga con una gran ventaja mecánica, porque se necesita aplicar una fuerza mucho menor que el peso que hay que mover.¹ Esta máquina, mecánicamente llamada «funicular» es una de las de mayor potencia que se conocen.

Se utilizan en talleres o industrias para elevar y colocar elementos y materiales muy pesados en las diferentes máquinas-herramientas o cargarlas y descargarlas de los camiones que las transportan. Suelen estar sujetos a un brazo giratorio acoplado a una máquina, o pueden ser móviles guiados porrieles colocados en los techos de las naves industriales.

Los polipastos tienen distintas capacidades de elevación dependiendo de la carga que pueden llegar a levantar. Es posible aumentar la capacidad de elevación aumentando el número de ramales de un polipasto. Por ejemplo, un polipasto de 500 Kg con un ramal puede tener una capacidad de sólo 500 Kg, pero si se configura con dos ramales y se utilizan los accesorios adecuados el mismo polipasto puede levantar 1000 Kg. Para poder alcanzar capacidades muy altas de elevación a veces es necesario el uso de un conjunto de varios polipastos con varios ramales junto a una pasteca especial.

QUE ES UNA MAQUINA

Las máquinas son conjuntos de piezas (fijas y móviles) que realizan un trabajo determinado. Son inventadas por el hombre buscando reducir el esfuerzo necesario para realizar una actividad, y llegan a realizar cosas que serían imposibles para las capacidades humanas.

Las máquinas por definición dirigen, regulan o transforman la energía para aprovecharla según las necesidades. Por ejemplo, la bicicleta es una máquina que dirige la energía desde los pies del usuario hasta la rueda para dar movimiento y obtener una ventaja mecánica en comparación con desplazarse caminando.

Generalmente, las máquinas se pueden dividir en tres sistemas:

Motor: componente de la máquina que transforma la energía de entrada en movimiento, generando la energía motriz necesaria para que la máquina funcione.

Mecanismo: sistema configurado para transmitir el movimiento de un punto a otro modificándolo de acuerdo a las necesidades de la máquina.

Bastidor: es el chasis o parte fija de la máquina y se encarga de dar soporte a las otras piezas

De acuerdo al tipo de motor o fuente de energía de las máquinas, éstas se pueden clasificar en diferentes grupos:

Máquinas manuales: la fuente de energía es el hombre, como en la bicicleta o la máquina de moler.

Máquinas eléctricas: el motor usa la energía eléctrica para generar movimiento como en la licuadora o el ventilador.

Máquinas hidráulicas: usan como fuente de energía un fluido (agua, aire, entre otros), como las turbinas o los molinos de viento.

Máquinas térmicas: a partir de temperatura generan movimiento, por ejemplo la máquina de vapor.

Hoy en día, hemos desarrollado máquinas para cumplir un sinnúmero de funciones. Cada vez se busca optimizar las máquinas para que hagan su función en menos tiempo, consumiendo menos energía y reduciendo la intervención humana

QUE ES UNA MAQUINA SIMPLE

Una máquina simple es un artefacto mecánico que transforma un movimiento en otro diferente, valiéndose de la fuerza recibida para entregar otra de magnitud, dirección o longitud de desplazamiento distintos a la de la acción aplicada.

En una máquina simple se cumple la ley de la conservación de la energía: (la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma). La fuerza aplicada, multiplicada por la distancia aplicada (trabajo aplicado), será igual a la fuerza resultante multiplicada por la distancia resultante (trabajo resultante). Una máquina simple, ni crea ni destruye trabajo mecánico, sólo transforma algunas de sus características.

Máquinas simples son: la palanca, las poleas, el plano inclinado, la cuña, etc.

No se debe confundir una máquina simple con elementos de maquinas, mecanismos o sistema de control o regulación de otra fuente de energía

TIPOS DE MAQUINAS SIMPLES

LA PALANCA:La palanca es una máquina simple que tiene como función transmitir una fuerza y un desplazamiento. Está compuesta por una barra rígida que puede girar libremente alrededor de un punto de apoyo llamado fulcro.

Ejemplo de palanca: una masa se equilibra con otra veinte veces menor, si la situamos a una distancia del fulcro veinte veces mayor.

EL PLANO INCLINADO:El plano inclinado es una máquina simple que consiste en una superficie plana que forma un ángulo agudo con el suelo y se utiliza para elevar cuerpos a cierta altura.

Ejemplo

Plano inclinado y fuerza que actúan sobre el sólido.

EL TORNILLO:se denomina tornillo a un elemento u operador mecánico cilíndrico con una cabeza, generalmente metálico, aunque pueden ser de madera o plástico, utilizado en la fijación temporal de unas piezas con otras, que está dotado de una caña roscada con rosca triangular, que mediante una fuerza de torsión ejercida en su cabeza con una llave adecuada o con un destornillador, se puede introducir en un agujero roscado a su medida o atravesar las piezas y acoplarse a una tuerca.

ejemplo:

Tornillo con cabeza hexagonal.

LA CUÑA:La cuña es una máquina simple que consiste en una pieza de madera o de metal con forma de prisma triangular con la punta muy filosa. Técnicamente es un doble plano inclinado portátil. Sirve para hender o dividir cuerpos sólidos, para ajustar o apretar uno con otro, para calzarlos o para llenar alguna raja o círculo.

La fuerza descendente sobre la cuña produce

una fuerza horizontal mucho mayor sobre el objeto.

LA POLEA:Una polea, es una máquina simple, un dispositivo mecánico de tracción, que sirve para transmitir una fuerza. Además, formando conjuntos aparejos o polipastos sirve para reducir la magnitud de la fuerza necesaria para mover un peso.

Polea simple fija.

EL TORNO:Se denomina torno a un conjunto de máquinas y herramientas que permiten mecanizar piezas de forma geométrica de revolución. Estas máquinas-herramienta operan haciendo girar la pieza a mecanizar (sujeta en el cabezal o fijada entre los puntos de centrase) mientras una o varias herramientas de corte son empujadas en un movimiento regulado de avance contra la superficie de la pieza, cortando la viruta de acuerdo con las condiciones tecnológicas de mecanizado adecuadas. Desde el inicio de la revolución industrial, el torno se ha convertido en una máquina básica en el proceso industrial de mecanizado.

Torno paralelo moderno.

RUEDA Y EJE:La rueda es una pieza mecánica circular que gira alrededor de un eje. Puede ser considerada una máquina simple, y forma parte del conjunto denominado elementos de máquinas.es uno de los inventos fundamentales en la Historia de la humanidad, por su gran utilidad en la elaboración de alfarería, en el transporte terrestre , y como componente fundamental de diversas máquinas. El conocimiento de su origen se pierde en el tiempo, y sus múltiples usos han sido esenciales en el desarrollo del progreso humano.

Rueda de carro hallada cerca de usa(actual irán),

datada en el Museo Nacional de Irán.

POLIPASTO:Un aparejo, polipasto o polispasto es una màquina compuesta por dos o más poleas y una cuerda,cable o cadena que alternativamente va pasando por las diversas garruchas de cada una de aquellas. Se utiliza para levantar o mover una carga con una gran ventaja mecánica, porque se necesita aplicar una fuerza mucho menor que el peso que hay que mover. Esta máquina, mecánicamente llamada «funicular» es una de las de mayor potencia que se conocen.

Aparejo utilizado para izar y bajar botes.

MARTILLO:El martillo es una herramienta de percusión utilizada para golpear directa o indirectamente una pieza, causando su desplazamiento o deformación. El uso más común es para clavar (incrustar un clavo de acero en madera u otro material), calzar partes (por la acción de la fuerza aplicada en el golpe que la pieza recibe) o romper una pieza. Los martillos son a menudo diseñados para un propósito especial, por lo que sus diseños son muy variados. Un tipo de martillo tiene una cuña abierta en la parte trasera para la remoción de clavos.

Un martillo de orejas, llamado también

martillo galpón o de uña.

ENGRANAJES.Se denomina engranaje o ruedas dentadas al mecanismo utilizado para transmitir potencia de un componente a otro dentro de una máquina. Los engranajes están formados por dos ruedas dentadas, de las cuales la mayor se denomina corona' y la menor 'piñón'. Un engranaje sirve para transmitir movimiento circular mediante contacto de ruedas dentadas. Una de las aplicaciones más importantes de los engranajes es la transmisión del movimiento desde el eje de una fuente de energía, como puede ser un motor de combustión interna o un motor eléctrico, hasta otro eje situado a cierta distancia y que ha de realizar un trabajo. De manera que una de las ruedas está conectada por la fuente de energía y es conocida como engranaje motor y la otra está conectada al eje que debe recibir el movimiento del eje motor y que se denomina engranaje conducido. Si el sistema está compuesto de más de un par de ruedas dentadas, se denomina 'tren.La principal ventaja que tienen las transmisiones por engranaje respecto de la transmisión por poleas es que no patinan como las poleas, con lo que se obtiene exactitud en la relación de transmisión.

Animación de dos engranajes. piñón y corona.