Ud 03 mecanismos
- 1. DPTO TECNOLOGÍA (IES SEFARAD) UD 3 .- MECANISMOS 1º ESO Pagina 26 UNIDAD 3.- MECANISMOS 3.1.- Máquinas simples 3.2.- Mecanismos de transmisión de movimiento 3.3.- Mecanismos de transformación de movimiento MECANISMOS DE TRANSMISIÓN Y TRANSFORMACIÓN DE MOVIMIENTO Un MECANISMO es un elemento que sirve para facilitar el trabajo humano. Un máquina está constituida por varios mecanismos. Estudiaremos las principales máquinas simples así como los mecanismos que se encargan de la transmisión del movimiento en máquinas complejas. 3.1.- MAQUINAS SIMPLES Las máquinas simples son las que ideó el hombre para ahorrar esfuerzos a la hora de mo- ver cargas o realizar otras tareas, son 6 las máquinas simples: LA CUÑA EL PLANO INCLINADO EL TORNILLO EL TORNO LA POLEA LA PALANCA LA CUÑA es una máquina simple que se utiliza para separar cuerpos, así encontramos que muchas herramientas para cortar tienen forma de cuña por ejemplo un hacha, el formón, el cin- cel,… PLANO INCLINADO permite subir o bajar objetos realizando menos esfuerzos. A mayor longitud tenga el plano inclinado y menor pendiente menos esfuerzo tendremos que realizar.
- 2. DPTO TECNOLOGÍA (IES SEFARAD) UD 3 .- MECANISMOS 1º ESO Pagina 27 TORNILLO permite al hombre elevar cargas de forma continua sin apenas realizar esfuer- zo. Por ejemplo cuando se va a realizar un pozo, un tornillo penetra en la tierra y a la vez que gi- ra para penetrar en ella expulsa la tierra para dejar un agujero en la misma. El TORNO consiste en un cilindro que gira mediante una manivela. Al igual que el resto de máquinas reduce la fuerza que el hombre debe aplicar para subir o bajar cargas. Cuanto mayor sea la longitud de la manivela menor será la fuerza que hay que aplicar. LA POLEA, es una rueda acanalada por la que hacemos pasar una cuerda. Con la polea invertimos el sentido en que aplicamos la fuerza para elevar el objetos facilitando así la elevación de pesos. Existen tres tipos de poleas, la POLEA SIMPLE, la POLEA MÓVIL y el POLIPASTO.
- 3. DPTO TECNOLOGÍA (IES SEFARAD) UD 3 .- MECANISMOS 1º ESO Pagina 28
- 4. DPTO TECNOLOGÍA (IES SEFARAD) UD 3 .- MECANISMOS 1º ESO Pagina 29 LA PALANCA, barra rígida que gira en torno a un punto de apoyo. Existen tres tipos de palancas: de 1er grado, de 2º grado y de 3er grado. En función del grado cambia la función para la que utilizamos la palanca. LEY DE LA PALANCA .- La fuerza que se aplica por la distancia de esta fuerza al punto de apoyo será igual que la resistencia por la distancia de esa resistencia al punto de apoyo. F.d = R. r=
- 5. DPTO TECNOLOGÍA (IES SEFARAD) UD 3 .- MECANISMOS 1º ESO Pagina 30 ACTIVIDADES… AHORA TE TOCA A TI Resuelve las siguientes actividades en tu cuaderno o en los espacios que se dejan para ello. 9. Calcula la fuerza que tengo que realizar para subir un cubo de 20 kg con una polea simple. Porqué es más fácil subirla con la polea. Calcula ahora la fuerza si utilizamos en lugar de una polea fija una móvil. POLEA FIJA POLEA MÓVIL 10. Indica de que grado son cada una de las siguientes palancas. 11. Los siguientes elementos son palancas indica de qué grado es cada uno de ellos. Pue- de ayudarte si dibujas el punto de apoyo, el lugar donde aplicamos la fuerza (F) y la resistencia (R) como en el ejercicio anterior.
- 6. DPTO TECNOLOGÍA (IES SEFARAD) UD 3 .- MECANISMOS 1º ESO Pagina 31 12. ¿A qué distancia del punto de giro se debe colocar Alejandra para equilibrar el peso de José? 13. Un niño que pesa 12 kg eleva a otro que se coloca frente a él en un balancín. Si el ba- lancín tiene 0,5 m a cada lado del apoyo ¿Cuánto puede pesar el otro niño? 14. Disponga de una palanca de 1,5m debo elevar cajas de 75 kg y no puedo ejercer más de 15 kg de fuerza, ¿Dónde debo colocar el punto de apoyo? 15. Dos niños de 20 y 26 kg juegan en un balancín que mide 3m, ¿a qué distancia del pun- to de apoyo se deben colocar cada uno para obtener el equilibrio?
- 7. DPTO TECNOLOGÍA (IES SEFARAD) UD 3 .- MECANISMOS 1º ESO Pagina 32 3.2.- MECANISMOS DE TRANSMISIÓN DE MOVIMIENTO. Los mecanismos de transmisión de movimiento son elementos que transmiten el movi- miento sin transformarlo, es decir el elemento motriz se mueve con movimiento circular y trans- mite ese movimiento circular a otro elemento con el que se encuentra en contacto. Hay cuatro tipos de movimiento: - LINEAL: La trayectoria del movimiento tiene forma de línea recta. Por ejemplo: el mo- vimiento de una bicicleta o de una puerta corredera. - CIRCULAR: La trayectoria del movimiento tiene forma de circunferencia. Por ejemplo: el movimiento de una rueda o el movimiento de la broca de una taladradora. - ALTERNATIVO: La trayectoria del movimiento tiene forma de línea recta pero es un movimiento de ida y vuelta. Por ejemplo, el movimiento de la hoja de una sierra de ca- lar. - OSCILANTE: La trayectoria del movimiento tiene forma de arco de circunferencia. Tam- bién es un movimiento de ida y vuelta. Por ejemplo: el péndulo de un reloj o el de un columpio. Encontramos de tres tipos: LAS RUEDAS DE FRICCIÓN LOS ENGRANAJES O RUEDAS DENTADAS EL CONJUNTO POLEA-CORREA LAS RUEDAS DE FRICCIÓN.- como vemos en la imagen arriba a la izquierda, las ruedas de fricción consisten en dos ruedas que se encuentran en contacto y que giran en torno a un eje. Una de ellas gira gracias a una manivela o a un motor y trasmite su giro a la otra, sólo que el giro de una siempre es en el sentido contrario al de la otra. Con el tiempo las superficies de las ruedas pierden adherencia y comienzan a patinar una rueda sobre la otra perdiendo así su función de transmisión.
- 8. DPTO TECNOLOGÍA (IES SEFARAD) UD 3 .- MECANISMOS 1º ESO Pagina 33 LOS ENGRANAJES O RUEDAS DENTADAS.- podemos ver unos engranajes en la imagen de arriba, abajo a la izquierda. Son dos ruedas dentadas cuyos dientes se ajustan completamente (engranan) y permiten que al girar una de ellas la otra gire en el sentido contrario. La ventaja de los engranajes es que nunca patinan puesto que la transmisión es a través de los dientes. EL CONJUNTO POLEA CORREA.- Lo podemos observar en la imagen arriba a la derecha. Cuando queremos transmitir el movimiento a un eje que está alejado de otro utilizaremos este ti- po de transmisión, consiste en dos ruedas acanaladas unidas mediante una correa que suele ser de caucho o de plástico especial. Con el tiempo la correa aumenta su longitud (se da de sí) y se produce también el patinaje de elementos, para evitarlo en ocasiones se sustituyen las ruedas por engranajes y la correa por una cadena como observamos en las bicicletas. En máquinas industria- les es más frecuente el primer mecanismo puesto que el piñón-cadena es un mecanismo muy rui- doso. Debemos observar que en este último mecanismo las dos ruedas giran en el mismo sentido. RELACIÓN DE TRANSMISIÓN Se llama relación de transmisión a la relación que existe entre el la velocidad de las ruedas (n) o entre el diámetro de las mismas (d). En el caso de engranajes será la relación entre el número de dientes de los engranajes (z). MULTIPLICACIÓN Y REDUCCIÓN DE LA VELOCIDAD En función del tamaño de las ruedas o de los engranajes tendremos mecanismos que mul- tipliquen, mantengan constante o reduzcan la velocidad.
- 9. DPTO TECNOLOGÍA (IES SEFARAD) UD 3 .- MECANISMOS 1º ESO Pagina 34 ACTIVIDADES… AHORA TE TOCA A TI Resuelve las siguientes actividades en tu cuaderno o en los espacios que se dejan para ello. 16. Dibuja los distintos mecanismos de transmisión que existen e indica su nombre debajo de cada uno de ellos. 17. Busca el sentido de giro y decide que elemento va más rápido A.- El mecanismo AB es una REDUCTORA/MULTIPLICADORA de velocidad. El mecanismo CD es una REDUCTORA/MULTIPLICADORA de velocidad. B.- El mecanismo AB es una REDUCTORA/MULTIPLICADORA de velocidad. El mecanismo CD es una REDUCTORA/MULTIPLICADORA de velocidad.
- 10. DPTO TECNOLOGÍA (IES SEFARAD) UD 3 .- MECANISMOS 1º ESO Pagina 35 18. Indica con una flecha el sentido de giro de cada una de las ruedas de la imagen. 19. Calcula el diámetro de la rueda motriz (D1) y la relación de transmisión del mecanismo (i) sabiendo que la velocidad de la rueda motriz (N1) es 1000 rpm, que la velocidad de la rueda conducida (N2) es 400 rpm y que el diámetro de la rueda conducida (D2) es de 40 cm. Indica si el mecanismo es reductor o multiplicador. 20. Calcula el diámetro de la rueda conducida (D2) y la relación de transmisión del meca- nismo (i) sabiendo que la velocidad de la rueda motriz (N1) es 100 rpm, que la veloci- dad de la rueda conducida (N2) es 1000 rpm y que el diámetro de la rueda motriz (D1) es de 20 cm. Indica si el mecanismo es reductor o multiplicador.
- 11. DPTO TECNOLOGÍA (IES SEFARAD) UD 3 .- MECANISMOS 1º ESO Pagina 36 3.3.- MECANISMOS DE TRANSFORMACIÓN DE MOVIMIENTO. Los mecanismos de transformación son aquellos que cambian el tipo de movimiento: De movimiento circular a lineal (piñón-cremallera, tornillo-tuerca) De movimiento circular a lineal alternativo (leva, excéntrica, biela-manivela y ci- güeñal) 3.3.1.- MECANISMOS QUE TRANSFORMAN EL MOVIMIENTO CIRCULAR EN LINEAL PIÑÓN-CREMALLERA Consiste en un mecanismo compuesto por dos elementos, una rueda dentada (piñón) y una barra dentada (cremallera) que engrana con el piñón. Cuando el piñón gira la barra se des- plaza linealmente a derecha o izquierda en función del sentido de giro del piñón. Aplicaciones : puertas de garaje, mecanismos de elevación, taladros de columna,….. TORNILLO-TUERCA Cuando el tornillo (o varilla roscada) gira produce el movimiento lineal del objeto móvil al que estén acoplados. 3.3.2.- MECANISMOS QUE TRANSFORMAN EL MOVIMIENTO CIRCULAR EN LINEAL ALTERNATIVO LEVA Y EXCÉNTRICA Son mecanismos que consisten en una rueda excéntrica o leva que al girar desplazan en movimiento lineal alternativo a un seguidor.
- 12. DPTO TECNOLOGÍA (IES SEFARAD) UD 3 .- MECANISMOS 1º ESO Pagina 37 BIELA – MANIVELA Mecanismo compuesto por una manivela que al girar desplaza una biela unida a un pistón que realiza un movimiento lineal alternativo. Para dirigir el movimiento del pistón se utilizan ele- mentos auxiliares llamados guías. CIGÜEÑAL Mecanismo que consiste en un eje acodado al que se acopla una serie de bielas que produ- cen el movimiento lineal alternativo del elemento al que esté unida. Este mecanismo puede fun- cionar también en sentido contrario, es decir puede ser la biela la que a través de un movimiento lineal alternativo haga girar al eje del cigüeñal.