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1º ESO
Departamento de tecnología
TEMA: MECANISMOS
ÍNDICE
1. MÁQUINAS SIMPLES
PALANCA
POLEAS
2. MECANISMOS DE TRANSMISIÓN DEL MOVIMIENTO
ENGRANAJES
POLEAS CON CORREA
TORNILLO SIN FIN
3. MECANISMOS DE TRANSFORMACIÓN DEL MOVIMIENTO
PIÑON Y CREMALLERA
BIELA Y MANIVELA
4. EJERCICIOS
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1. MÁQUINAS SIMPLES
Una máquina simple es un conjunto de dispositivos sencillos que realizan
un trabajo realizando un menor esfuerzo.
Las máquinas simples son las que ideó el hombre para ahorrar esfuerzos a la hora de
mover cargas o realizar otras tareas.
Las principales máquinas simples son la palanca y la polea, aunque también existen
otras como el plano inclinado, la cuña, la rueda y el tornillo.
1.1. PALANCAS
La palanca es una barra rígida que gira en torno a un punto de apoyo. En un extremo de la
misma se coloca el peso y en el otro extremo aplicamos una fuerza hacia abajo para levantar
dicho peso.
En tecnología, cuando empleamos la palanca para vencer fuerzas o levantar pesos podemos
considerar en ella 5 elementos importantes:
•
•
•
•
•
Fuerza (F) que tenemos que aplicar.
Resistencia (R) que tenemos que vencer.
Punto de apoyo; punto donde se apoya la palanca. También se le llama “fulcro”.
Brazo de fuerza (BF), distancia entre el punto en el que aplicamos la fuerza y el
punto de apoyo (fulcro).
Brazo de resistencia (BR), distancia entre el punto en el que se aplica la resistencia
y el punto de apoyo (fulcro).
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Ley de la palanca
La ley de la palanca nos dice que una palanca se encuentra en equilibrio cuando se
cumple:
F · B F = R · BR
Fuerza que realizamos · Brazo de Fuerza = Resistencia a vencer · Brazo de Resistencia
Ejemplo de aplicación:
Un niño de 30 kg está sentado en el extremo de un balancín situado a 2 m del punto
de apoyo. ¿Qué fuerza deberíamos hacer en el otro extremo, situado a 3 m del punto
de apoyo, para levantar al niño hasta el punto de equilibrio?
Solución:
Aplicando la ley de la palanca...
F · BF = R · BR
F · 3 = 30 · 2
(30 · 2)
F=
3
F = 20 kg
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Tipos de palancas
Las palancas se pueden clasificar en función de la localización relativa de estos tres
elementos:
• la Fuerza que aplicamos,
• la Resistencia que debemos vencer y
• el Punto de Apoyo.
Cada tipo de palanca tiene su aplicación.
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1.2. POLEAS
La polea es una rueda acanalada por la que hacemos pasar una cuerda. De un
extremo de la cuerda se sujeta la carga o peso, y del otro se tira aplicando una fuerza.
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.
Polea simple
Es una única polea fija que se encuentra
en equilibrio cuando la fuerza aplicada
(F) es igual a la resistencia (R) que
presenta la carga:
F = R
La polea simple solo nos sirve para
elevar y bajar cargas con facilidad, pero
debemos realizar la misma fuerza que la
resistencia.
Polea móvil
La polea móvil es un conjunto de dos poleas.
Una de ellas está fija y la otra puede girar y
desplazarse libremente junto con la carga.
La polea móvil se encuentra en equilibrio
cuando se cumple la siguiente igualdad:
R
F =
2
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Polipasto
El polipasto es un tipo especial de montaje
de poleas fijas y móviles. Consta de un
número par de poleas, la mitad de las
cuales son fijas y la otra mitad son móviles.
Un polipasto se encuentra en equilibrio
cuando se cumple esta igualdad:
R
F =
nº poleas
2. MECANISMOS DE TRANSMISIÓN DEL MOVIMIENTO.
Los mecanismos de transmisión de movimiento son elementos que transmiten el
movimiento sin transformarlo, es decir, el elemento motriz se mueve con movimiento
circular y transmite ese movimiento circular a otro elemento con el que se encuentra
en contacto.
2.1. LOS ENGRANAJES
Son 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 número de dientes de un engranaje se
representa por la letra Z.
La velocidad con la que giran los engranajes se mide en revoluciones por minuto
(r.p.m.) y se representa con la letra N.
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Lógicamente, el engranaje más grande (con más número de dientes) girará más lento
que el engranaje más pequeño (con menor número de dientes).
Siempre se cumple la siguiente relación:
Z1 · N1 = Z2 · N2
Z1 → número de dientes del engranaje 1
N1 → velocidad de giro del engranaje 1 (rpm)
Z2 → número de dientes del engranaje 2
N2 → velocidad de giro del engranaje 2 (rpm)
Ejemplo de aplicación:
Un mecanismo consta de dos engranajes. El engranaje de mayor tamaño tiene 75
dientes y gira a 200 rpm. El engranaje más pequeño tiene 25 dientes.
¿Cuál es la velocidad de giro del engranaje pequeño?
Solución:
Llamaremos Z1 al engranaje mayor y Z2 al engranaje pequeño...
Z1 · N1 = Z2 · N2
75 · 200 = 25 · N2
(75 · 200)
= N2
25
N 2 = 600 rpm
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2.2. POLEAS CON CORREA
En este caso se utilizan poleas de
distinto tamaño que transmiten el
movimiento mediante una correa.
Cuanto mayor sea el diámetro de la
polea, más lenta girará respecto a la
polea que tenga el diámetro más
pequeño.
Además, la transmisión por correa es más silenciosa que la transmisión por
engranajes, pero la correa puede patinar cuando quieres transmitir mucho esfuerzo.
2.3. TORNILLO SIN FIN
Está compuesto por un engranaje que se denomina rueda y un tornillo que engrana
con los dientes de la rueda.
Cada vuelta del tornillo hace avanzar un diente de la rueda. Por lo tanto, para que la
rueda dentada dé una vuelta completa, el tornillo tiene que girar tantas veces como
dientes tiene el tornillo.
El sistema no funciona a la inversa; la rueda no puede mover al tornillo porque se
bloquea.
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3. MECANISMOS DE TRANSFORMACIÓN DEL MOVIMIENTO
Los mecanismos de transformación son los que cambian el tipo de movimiento, de
lineal a circular, o a la inversa, y de alternativo a circular o a la inversa.
3.1. PIÑÓN Y CREMALLERA
Piñón
Es un sistema compuesto por un
engranaje, llamado piñón, y una
barra dentada o cremallera. Los
dientes del piñón engranan en los de
la barra, de forma que un
movimiento de giro del piñón
produce un desplazamiento lineal de
la barra o cremallera.
También puede funcionar a la
inversa; es
decir, que un
movimiento lineal se transforme en
un movimiento de giro.
cremallera
3.2. BIELA Y MANIVELA
Es un mecanismo compuesto de dos barras articuladas, de forma que una gira y la
otra se desplaza por una guía. La barra que gira se llama manivela y la otra biela.
Este sistema transforma un movimiento circular en un movimiento alternativo de
vaivén que arrastra al émbolo.
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4. EJERCICIOS
1. ¿Qué es una máquina simple? ¿Para qué sirve?
2. Dibuja el esquema de una palanca. Indica sus cinco elementos.
3. Explica los tres tipos de palancas. Haz un dibujo esquemático de cada uno y pon un
ejemplo.
4. Clasifica los diferentes tipos de palancas según su grado:
5. Indica para cada caso hacia dónde se inclina cada elemento:
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6. Calcula la fuerza que hay que hacer en cada uno de los casos siguientes:
7. Calcula la fuerza que hay que ejercer para levantar un peso de 100 kg:
8. Calcula la fuerza que hay que ejercer para levantar un peso de 80 kg:
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9. Tenemos un sistema de transmisión formado por dos engranajes. El engranaje A (motriz)
tiene 15 dientes y gira a 120 rpm. El engranaje B (conducido) tiene 60 dientes.
a) Dibuja el sistema de engranajes.
b) Calcula la velocidad de giro del engranaje B.
c) Si el engranaje A gira en sentido horario (el de las agujas del reloj), ¿en qué sentido
girará el engranaje B?
10. Tenemos un sistema de transmisión formado por dos engranajes. El engranaje A (motriz)
tiene 60 dientes y gira a 100 rpm. El engranaje B (conducido) tiene 20 dientes.
a) Dibuja el sistema de engranajes.
b) Calcula la velocidad de giro del engranaje B.
c) Si el engranaje B gira en sentido horario (el de las agujas del reloj), ¿en qué sentido
girará el engranaje A?
11. Indica el sentido de giro de todas las poleas, si la polea motriz (la de la izquierda) girase en
el sentido de las agujas del reloj. Indica también si se son mecanismos reductores o
multiplicadores de la velocidad.
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