Maquinas simples
1) Orígenes de las maquinas simples
(palancas, poleas, plano inclinado)
2) Principales aplicaciones: a) En la historia
b) En la actualidad
3) Breve biografía de los que sistematizaron el uso de estas maquinas
simples (por lo menos 5 fuentes)
1_ Las civilizaciones mesopotamica, egipcia y griega ya comenzaron a
valerse de estos mecanismos para tareas de alzar pesos, mover grandes masas o
desplazar bloques hasta alturas.
Estas maquinas permiten disminuir la fuerza necesaria, a costa de
emplear mas tiempo.
Palanca: es una maquina simple que tiene como función transmitir
una fuerza y un desplazamiento. Esta compuesta por una barra
rígida que puede girar libremente alrededor de un punto de apoyo llamado
fulcro. Puede utilizarse para amplificar una fuerza mecanica 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, esta documentado el tercer milenio a. C. – en
sellos cilíndricos de Mesopotamia- hasta nuestros días. El
manuscrito mas antiguo que conserva con una mención de la palanca
forma parte de la Sinagoga o Colección matematica de Pappus de
Alejandría, una obra en ocho volúmenes que se estima fue escrita
alrededor del año 340. Allí aparece la famosa citade
Arquímedes:
.
Al heleno Arquímedes se le atribuye la primera formulación
matematica del principio de la palanca.
Polea: es una maquina simple que sirve para transmitir fuerza. Se trata
de una rueda, generalmente maciza y anclada en su borde, que, con el curso de
una cuerda o cable que se hace pasar por el canal o “garganta”, se
usa como elemento de transmisión para cambiar la dirección de
movimiento en maquinas y mecanismos. Ademas, formando conjuntos
aparejos o polipastos- sirve para reducir la magnitud de la fuerza necesaria
para mover un peso.
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 quinen lo unía gran amistad,
afirmó que con una fuerza dada podía mover cualquier peso e
incluso se jactó de que existiera otra Tierra yendo a ella podría
moverse 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 darsena y
llevarse a dique seco sin el empleo de un gran esfuerzo de 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, sacandolo del
agua tan derecho y estable como si aún permaneciera en el mar.
Planoinclinado: es una maquina simple que consiste en una superficie
plana que forma un angulo agudo con el suelo y se utiliza para elevar
cuerpos a cierta altura. Tiene la ventaja de necesitarse una fuerza menor que
la que se emplea si levantamos dicho cuerpo verticalmente, aunque a costa de
aumentar la distancia recorrida y vencer la fuerza de rozamiento.
2_ “La utilidad de una maquina simple radica en que permite
ejercer una fuerza mayor que la que una persona podría aplicar
sólo con sus músculos, o aplicarla de forma mas eficaz.
Así también el brazo es una maquina simple, ya que el
Húmero es como el fulcro, el punto de apoyo que nos ayuda con el
peso.”
El punto donde se concentra la energía es el fulcro, que es donde esta
la nuez, es un principio de operación.
Los tornillos, se emplean para fijar madera, metal u otro material en la pared,
para poner una foto o para armar un juguete. Las crestas se van enterrando en
la superficie donde se ubica y no ocupas aplicar tanta fuerza como en un clavo.
Los niños lo pueden utilizar en la vida diaria por medio de sus juguetes
que utilizan diversas maquinas simples como una polea o el torno, como sucede
en los juegos de piezas como es el Lego.
Las amas de casa, las personas que venden botanas o personas que necesiten el
jugo de limón, utilizan un exprimidor como el que se muestra en la
ilustración, que no es nada mas que una maquina simple, que tiene el
fulcro donde va el limón y enese lugar se aplica toda la fuerza y sale
el jugo.
La carretilla es un instrumento de trabajo muy importante, donde es mas
visto, probablemente, es donde estan haciendo construcciones de
edificios, esta maquina sirve para alivianar el peso. Todo el peso se va
hacia la llanta, la cual lo puede soportar y lo que hace la persona que lo
utiliza nada mas es empujarlo, con esto puede agregarle mucho peso a la
carretilla y mover lo que lleve arriba con un menor esfuerzo.
La mano izquierda del señor le sirve como punto de apoyo la escoba, con
lo cual es mas facil mover la escoba hacia los lados, ya que este
punto de apoyo o fulcro, sostiene el palo de la escoba y nada mas mueve la
parte baja de la escoba.
Este torno es utilizado para sacar agua de un pozo, en este caso, sirve para
disminuir el peso del cubo de agua o de lo que estés extrayendo. Esto
ayuda también en el trabajo de la arqueología, en donde extraen
piedras u objetos, o hasta las personas lo utilizan como medio de transporte, y
con esto disminuyen su peso y es mas facil subirlos.
Una de las formas mas sencillas de hacer subir un objeto, por ejemplo un
bloque, es arrastrarlo por un plano inclinado. La fuerza que se necesita para
arrastrar el bloque a lo largo de un plano inclinado perfectamente liso, es
decir, en el que no actúan fuerzas de rozamiento, es menor que el peso
del bloque. Por eso se dice que el plano inclinado ofrece una ventaja
mecanica, pues aumenta elefecto de la fuerza que se aplica. Sin embargo,
el bloque debe ser arrastrado a lo largo de una distancia mayor para conseguir
la misma elevación, ya que la fuerza que es necesario ejercer para
ascender el bloque por el plano inclinado es tanto menor cuanto mayor es la
longitud del mismo.
Esta llave inglesa es una maquina simples, ya que al apoyarlo en un tornillo las
pinzas se toman como el fulcro porque ahí se va toda la fuerza. Al girar
la llave es mas facil apretar o sacar el tornillo.
3_ Personajes que hicieron aportaciones sobre las maquinas simples:
Leonardo Da Vinci (1452-1519):
“Ha sido uno de los grandes genios universales. Entre sus muchas facetas,
destaca la de pintor, escultor, ingeniero, constructor y científico. Hoy
te explicamos los logros que alcanzó en la Mecanica, a la que
consideraba la mas noble de las ciencias.
Explicar todos sus logros requeriría de un tratado, por eso vamos a
escoger una de sus facetas: la de mecanico. Él consideraba que la
Mecanica era la mas noble de todas las ciencias, puesto que vemos
que por medio de ella realizan sus acciones todos los cuerpos animados que
poseen movimiento.
En sus manuscritos, llegó a predecir inventos que no pudo desarrollar
-aunque se construyeron años mas tarde- como el
helicóptero o el submarino. Hubo otros que si diseñó y
funcionaron: grúas móviles que permitían alzar grandes
cargas, barcos, trajes de buzo, ascensores, maquinas para tallar
tornillos ylimas e incluso una especie de coche o maquina de movimiento
continuo-alterno.
Para sus diseños, Leonardo se basó en los estudios que 1.600
años antes habían hecho Herón y Arquímedes en la
escuela de Alejandría. Los mecanismos eran simples y se basaban en cinco
elementos: Un plano inclinado, una cuña, un tornillo, una palanca y una
rueda. Arquímedes los llamaba los cinco grandes y combinandolos
obtenía otras maquinas como tornos o engranajes.
Una de las maximas aportaciones de Leonardo fue la representación
que realizó de muchas de estas maquinas. Todas estaban basadas en
la famosa Ley de Oro: si conseguimos reducir esfuerzo hay que recorrer
mas espacio.”
Leonardo Da Vinci, utilizo mucho las maquinas simples, pero también las
combino en muchas ocasiones para formar maquinas compuestas, para reducir el
esfuerzo. Estas maquinas simples le sirvieron mucho en sus diversos inventos,
ya que por medio de ellos pudo alcanzar nuevos horizontes.
Arquímedes (287-212 a.C.):
“Matematico y físico griego. Se ocupo del estudio de la
física de los fenómenos mecanicos e hidrostaticos.
Una de sus aportaciones a la física es principalmente, el principio de
la palanca. También hizo algunas invenciones de algunos ingenios de gran
utilidad inmediata como: la polea compuesta, el tornillo que lleva su nombre y
los espejos ustorios.”
Vitrubio (S. I a.C.):
“El tipo mas antiguo y mas simple de turbina
hidraulica es la rueda hidraulica (un tipo demaquina simple),
utilizada por primera vez en Grecia y utilizada durante la antigüedad y la
edad media para moler cereales. Consistía en un eje vertical con un
conjunto de aspas o palas radiales situadas en una corriente de agua a gran
velocidad. La potencia de la rueda era de unos 0,5 caballos de vapor (CV). La
rueda hidraulica horizontal (o sea, un eje horizontal conectado a una
rueda de palas vertical), descrita por primera vez por el arquitecto e
ingeniero romano Vitrubio en el siglo I a.C., tenía el segmento inferior
de la rueda de palas insertada en la corriente, y actuaba como una rueda
hidraulica de empuje inferior.”
“Arquímedes, Herón de Alejandría, Ctesías y
Tolomeo escribieron sobre los principios de sifones, poleas, palancas,
manivelas, bombas contra incendios, ruedas dentadas, valvulas y
turbinas.”
Vitrubio utilizó lo que sabía de las maquinas simples para
inventar una maquina que les sirviera para hacer un trabajo como es moler
seriales, no se quedo solo con la parte teórica sino que lo aplico a sus
necesidades.
Charles de Coulomb (1736-1806):
“Físico francés, pionero en la teoría
eléctrica. Nació en Angulema y trabajó como ingeniero
militar al servicio de Francia en las Indias Occidentales (actuales Antillas.
En 1779 publicó el tratado Teoría de las maquinas simples,
un analisis del rozamiento en las maquinas.”
Al contrario de Vitrubio, Coulomb publicó una teórica y no lo
utilizo en la parte practica.
