MECANISMOS

1. MECANISMOS: CLASIFICACIÓN

Toda máquina es una combinación de mecanismos que realizan una función concreta.

Un mecanismo es un dispositivo que transforma el movimiento producido por un elemento motriz en un movimiento deseado en la salida..

Según su función los mecanismos se pueden clasificar en:

Mecanismos de transmisión de movimiento. Transmiten el movimiento, la fuerza y la potencia producidos por un elemento motriz (motor) a otro punto.

Transmisión lineal- Palanca- Plano inclinado- Polea

Polea fijaPolea móvilPolipasto

Transmisión circular- Ruedas de fricción- Sistemas de poleas con correa- Engranajes- Sistemas de engranajes con cadena- Tornillo sin fin-rueda (Sinfín-piñón)

Mecanismos de transformación de movimiento. Transforman un movimiento circular en uno rectilíneo, o viceversa.

Transformación de movimiento circular en rectilíneo- Piñón-cremallera- Manivela-torno- Tornillo-tuerca

Transformación de movimiento circular en rectilíneo alternativo- Biela-manivela- Leva (leva-seguidor)- Cigüeñal (cigüeñal-biela)- Excéntrica (excentrica-biela)

2. MECANISMOS DE TRANSMISIÓN DE MOVIMIENTO

2.1 TRANSMISIÓN LINEAL

2.1.1 PALANCA

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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.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.

(fig. 1)Sobre la barra rígida que constituye una palanca hay que tener en cuenta los siguientes conceptos:

POTENCIA (P ó F): es la fuerza que aplicamos voluntariamente con el fin de obtener un resultado; ya sea manualmente o por medio de motores u otros mecanismos.RESISTENCIA (R): es la fuerza que vencemos, ejercida sobre la palanca por el cuerpo a mover. Su valor será equivalente, por el principio de acción y reacción, a la fuerza transmitida por la palanca a dicho cuerpo.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, manteniéndose la palanca sin desplazarse del punto de apoyo, sobre el que rota libremente.BRAZO DE POTENCIA (Bp ó a): la distancia entre el punto de aplicación de la fuerza de potencia y el punto de apoyo.BRAZO DE RESISTENCIA (Br ó b): distancia entre la fuerza de resistencia y el punto de apoyo.

Ley de la palanca

P x bp = R x br

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(Potencia por su brazo es igual a resistencia por el suyo).

Siendo P la potencia, R la resistencia, bp y br las distancias medidas desde el fulcro hasta los puntos de aplicación de P y R respectivamente, llamadas brazo de potencia y brazo de resistencia.

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 primera 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 "a" ha de ser mayor que el brazo de resistencia "b".Cuando lo que se requiere es 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 "a" sea menor que "b".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.

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El punto de apoyo de los remos se encuentra en el agua.Palanca de tercera clase

En la palanca de tercera clase, la potencia está entre la resistencia y el fulcro. Se caracteriza en que la fuerza aplicada es mayor que la resultante; y se utiliza cuando se requiere ampliar la velocidad transmitida a un objeto o la distancia recorrida por él.Ejemplos de este tipo de palanca son el quitagrapas y la pinza de cejas; y en el cuerpo humano, el conjunto codo - bíceps braquial - antebrazo, y la articulación temporomandibular.

2.1.2 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.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.

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2.1.3 POLEAS

Una polea, es una máquina simple que sirve para transmitir una fuerza. Se trata de una rueda, generalmente maciza y acanalada en su borde, que con el curso de una cuerda o cable, que se hace pasar por el canal ("garganta"), 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.

TIPOS DE POLEAS

Polea fija ó simple Se emplea para elevar pesos, consta de una sola rueda por la que hacemos pasar una cuerda. Se emplea para cambiar el sentido de la fuerza haciendo más cómodo el levantamiento de la carga, entre otros motivos, porque nos ayudamos del peso del cuerpo para efectuar el esfuerzo, la fuerza que tenemos que hacer es la misma al peso que tenemos que levantar.

F=R

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

Polea móvilUna forma alternativa de utilizar la polea es fijarla a la carga. Un extremo de la cuerda al soporte, tirando del otro extremo para levantar a la polea y la carga.La polea móvil produce una ventaja mecánica: la fuerza necesaria para levantar la carga es justamente la mitad de la fuerza que habría sido requerida para levantar la carga sin la polea. Por el contrario, la longitud de la cuerda de la que debe tirarse es el doble de la distancia que se desea hacer subir a la carga.

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Polipastos En un polipasto, las poleas se distribuyen en dos grupos, uno fijo y uno móvil. En cada grupo se instala un número arbitrario de poleas. La carga se une al grupo móvil.Siendo "n" número de poleas móviles y "h" la longitud de cuerda recogida, se cumple:

F = R / 2n

2.2 TRANSMISIÓN CIRCULAR

SISTEMA DE POLEAS CON CORREA

Los sistemas de transmisión de poleas y correas se emplean para transmitir la potencia mecánica proporcionada por el eje del motor entre dos ejes paralelos separados entre sí a una cierta distanciaEste sistema se emplea cuando no se quiere transmitir grandes potencias de un eje a otro. Su principal inconveniente se debe a que el resbalamiento de la correa sobre la polea produce pérdidas considerables de potencia; sobre todo en el arranque. Para evitar esto parcialmente se puede utilizar una correa dentada, que aumenta la sujeción.

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Para evitar que las correas se salgan de las poleas, será necesario que las primeras se mantengan lo suficientemente tensas como para que sean capaces de transmitir la máxima potencia entre ejes sin llegar a salirse ni romperse. Si se consideran dos poleas de diámetros "Ø1" y "Ø2" que giran a una velocidad "ω1" y "ω2"

respectivamente, tal y como se indica en la figura, al estar ambas poleas unidas entre sí por medio de una correa, las dos recorrerán el mismo arco, en el mismo periodo de tiempo.

Ø1 * ω1 = Ø2 * ω2

O lo que es lo mismo:

ωct Øcd

ωcd Øct     

Siempre va más rápido la polea más pequeña.El sentido de giro de ambos ejes es el mismo; si queremos que sea al contrario tendremos que cruzar las correas.

TREN DE POLEAS

Se emplea cuando es necesario transmitir un movimiento giratorio entre dos ejes con una gran reducción o aumento de la velocidad de giro sin tener que recurrir a diámetros excesivamente grandes o pequeños.El elemento principal de este mecanismo es la polea doble, que consiste en dos poleas de diámetros diferentes unidas entre sí de manera que ambas giran solidarias. Solamente las poleas situadas sobre los ejes extremos (el conectado al motor y el conectado a la carga) giran solidarias con ellos.

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2.2.3 ENGRANAJES

Se trata de uno de los mecanismos de transmisión, conjuntamente con las poleas, más antiguos que se conocen. Este sistema posee grandes ventaja con respecto a las correas y poleas: reducción del espacio ocupado, relación de transmisión más estable (no existe posibilidad de resbalamiento), posibilidad de cambios de velocidad automáticos y, sobre todo, mayor capacidad de transmisión de potencia. Sus aplicaciones son muy numerosas, y son de vital importancia en el mundo de la mecánica en general y del sector del automóvil en particular.Se trata de un sistema reversible capaz de transmitir potencia en ambos sentidos, en el que no son necesarios elementos intermedios como correas y cadenas para transmitir el movimiento de un eje a otro.En un sistema de este tipo se le suele llamar rueda al engranaje de mayor diámetro y piñón al más pequeño. Cuando el piñón mueve la rueda se tiene un sistema reductor de velocidad, mientras que cuando la rueda mueve el piñón se trata de un sistema multiplicador de velocidad. Obviamente, el hecho de que una rueda tenga que engranar con

otra para poder transmitir potencia entre dos ejes hace que el sentido de giro de éstos sea distinto. 

Engranajes rectos

Son engranajes cilíndricos de dientes rectos y van alineados con el propio eje de la rueda dentada. Se utilizan en

transmisiones de ejes paralelos formando así lo que se conoce con el nombre de trenes de engranajes, para más de dos ruedas. Este hecho hace que sean unos de los más utilizados, pues no en vano se

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pueden encontrar en cualquier tipo de máquina: relojes, juguetes, máquinas herramientas, etc.

Si consideramos dos ruedas dentadas engranadas, de número de dientes "z1" y "z2" que giran a una velocidad (r.p.m.) "ω1" y "ω2" respectivamente, se cumple:

ω1 x z1 = ω2 x z2

O lo que es lo mismo:

ωct zcd

ωcd zct     

Siempre va más rápido el engranaje más pequeño.

Tren de ruedas dentadas: Obedece al mismo planteamiento que la transmisión por poleasEngranaje loco: Este sistema de transmisión (como el de ruedas de fricción y la transmisión por correa) invierte el sentido de giro de dos ejes contiguos, cosa que podemos solucionar fácilmente introduciendo una rueda loca o engranaje loco que gira en un eje intermedio.

2.2.4 SISTEMA DE ENGRANAJES CON CADENA

Mediante este sistema se consiguen transmitir potencias relativamente altas entre dos ejes distantes entre sí, sin que exista apenas resbalamiento o desprendimiento entre las dos ruedas de piñones y la cadena, que es el elemento de enlace que une ambas ruedas.Quizás entre las muchas aplicaciones que usan este tipo de sistemas de transmisión, las primeras que nos vienen a la mente son la de la bicicleta y la de la motocicleta, aunque también se utilizan en otros muchos campos, sobre todo en el sector de la maquinaria agrícola.

2.2.5 TORNILLO SIN FIN-RUEDA (SINFÍN-PIÑÓN)

Transmite un movimiento giratorio entre dos ejes que se cruzan perpendicularmente.

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En este mecanismo, por cada vuelta completa del sinfín se obtiene solamente el avance de un diente del piñón. Por tanto, si queremos que el piñón dé una vuelta completa, el sinfín tiene que dar tantas vueltas como dientes tenga aquel, lo que proporciona una gran reducción de velocidad y, consecuentemente, una gran ganancia mecánica.

Es muy lento. IRREVERSIBLE Entre ejes perpendiculares

Este mecanismo es especialmente apreciado debido a las altas reducciones de velocidad que permite conseguir (superiores a 60:1). A esto hemos de añadir su capacidad para trabajar con ejes a 90º, su pequeño tamaño en relación a la potencia que puede transmitir y su funcionamiento silencioso.

3. MECANISMOS DE TRANSFORMACIÓN DE MOVIMIENTO

3.1 TRANSFORMACIÓN DE MOVIMIENTO CIRCULAR EN RECTILÍNEO

3.1.1 PIÑÓN-CREMALLERA

El sistema está formado por un piñón (rueda dentada) que engrana perfectamente en una cremallera (barra dentada).Cuando el piñón gira, sus dientes empujan los de la cremallera, provocando el desplazamiento lineal de ésta. Si lo que se mueve es la cremallera, sus dientes empujan a los del piñón consiguiendo que este gire y obteniendo en su eje un movimiento giratorio.Este sistema permite convertir un movimiento giratorio en uno lineal continuo y viceversa.Aunque el sistema es perfectamente reversible, su utilidad práctica suele centrarse solamente en la conversión de giratorio en lineal continuo, siendo muy apreciado para conseguir movimientos lineales de precisión (caso de microscopios u otros instrumentos ópticos como retroproyectores), desplazamiento del cabezal de los taladros sensitivos, movimiento de puertas automáticas de garaje, sacacorchos, regulación de altura de los trípodes, movimiento de estanterías móviles empleadas en archivos, farmacias o bibliotecas, cerraduras..

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3.1.2 MANIVELA-TORNO

Básicamente consiste en un cilindro horizontal (tambor) sobre el que se enrrolla (o desenrrolla) una cuerda o cable cuando le transmitimos un movimiento giratorio a su eje.

Permite convertir un movimiento giratorio en uno lineal continuo, o viceversa. Este mecanismo se emplea para la tracción o elevación de cargas por medio de una cuerda.Como aplicación lo obtenemos de un movimiento lineal a partir de uno giratorio en: grúas (accionado por un motor eléctrico en vez de una manivela), barcos (para recoger las redes de pesca, izar o arriar velas, levar anclas...), pozos de agua (elevar el cubo desde el fondo), elevalunas de los automóviles... También para obtener un movimiento giratorio a partir de uno lineal en:

peonzas (trompos), arranque de motores fuera-borda, accionamiento de juguetes sonoros para bebés...

3.1.3 TORNILLO-TUERCA

El sistema tornillo-tuerca presenta una ventaja muy grande respecto a otros sistemas de conversión de movimiento giratorio en longitudinal: por cada vuelta del tornillo la tuerca solamente avanza la distancia que tiene de separación entre filetes ( paso de rosca ) por lo que la fuerza de apriete (longitudinal) es muy grande.

Por otro lado, presenta el inconveniente de que el sistema no es reversible (no podemos aplicarle un movimiento longitudinal y obtener uno giratorio).

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El sistema tornillo-tuerca como mecanismo de desplazamiento se emplea en multitud de máquinas pudiendo ofrecer servicio tanto en sistemas que requieran de gran precisión de movimiento (balanzas, tornillos micrométricos, transductores de posición, posicionadores...) como en sistemas de baja precisión.Aunque la mayor parte de los sistemas tornillo-tuerca se fabrican en acero, también los podemos encontrar

fabricados en otros metales (bronce, latón, cobre, níquel, aceros inoxidables y aluminio) y en plásticos (nylon, teflón, polietileno, PVC...), todo ello dependerá de sus condiciones de funcionamiento.

3.2 TRANSFORMACIÓN DE MOVIMIENTO CIRCULAR EN RECTILÍNEO ALTERNATIVO

3.2.1 BIELA-MANIVELA

Es un mecanismo compuesto por dos barras articuladas de forma que una (manivela) gira y la otra (biela) se desliza por una guía.

Cuando tenemos que transformar movimiento giratorio en alternativo, el eje de la manivela es el elemento motriz y el pie de biela se conecta al elemento resistente (potencia útil). Esto hace que la fuerza aplicada al eje se reduzca en proporción inversa a la longitud de la manivela, por lo que cuanto mayor sea la manivela menor será la fuerza que aparece en su empuñadura y consecuentemente en el pie de la biela.

3.2.2 LEVA (LEVA-SEGUIDOR)

Permite obtener un movimiento lineal alternativo, o uno oscilante, a partir de uno giratorio; pero no nos permite obtener el giratorio a partir de uno lineal alternativo (o de uno oscilante). Es un mecanismo no reversible.Este mecanismo se emplea en: motores de automóviles (para la apertura y cierre de las válvulas), programadores de lavadoras (para la apertura y cierre de los circuitos que gobiernan su funcionamiento), carretes de pesca (mecanismo de avance-retroceso del carrete), cortapelos, depiladoras, cerraduras...

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3.2.3 CIGÜEÑAL (CIGÜEÑAL-BIELA)

Permite conseguir que varias bielas se muevan de forma sincronizada con movimiento lineal alternativo a partir del giratorio que se imprime al eje del cigüeñal, o viceversa.

Este mecanismo se emplea para la sincronización de acciones a partir de un movimiento giratorio; se puede encontrar en el accionamiento secuencial deinterruptores, juguetes, limpiaparabrisas.

3.2.4 EXCÉNTRICA (EXCÉNTRICA-BIELA)

Este mecanismo emplea, al menos, una excéntrica (o una manivela ), una biela y una palanca colocados sobre un soporte único y conectados de la forma siguiente:

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(a) (b)

Permite obtener un movimiento giratorio continuo a partir de uno oscilante (a), o también, obtener un movimiento oscilante a partir de uno giratorio continuo (b).

Se puede encontrar en las máquinas de coser (para obtener el movimiento giratorio necesario en la máquina a partir del oscilante del pie), en los limpiaparabrisas de los automóviles...

ACTIVIDADES

NOMBRE: ..................................................................................... CURSO: ................

A. TRANSMISIÓN LINEAL

Calcular el momento de una fuerza de 125 kgf, respecto de un punto situado a 37 cm.

Respuesta: 46,25 kgm

PALANCA

1) Un pescador  tiene un encuentro muy desafortunado con un gran escualo mientras pescaba con su caña.  La barca es de remos y puede ajustar la longitud de pala que puede entrar en el agua. Aquí tenemos un tipo de palanca

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Para una salida apresurada,¿ que debería hacer el pescador?.

a) Entrar la pala lo máximo posible

b) Sacar la pala lo máximo posible

c) Quedar el remo de tal forma que el punto de apoyo divida al remo en dos partes iguales

d) Utilizar un solo remo

d) Sacar el remo de la abrazadera de sujeción y liarse a palos con el escualo

2) Unas tijeras de podar puede cortar grandes ramas de árboles sin ejercer demasiada fuerza. ¿ A qué crees que se debe la facilidad con la que el agricultor puede cortar las ramas?.

a) las hojas de las cuchillas tienen vanadio.

b) La distancia del punto de apoyo a la fuerza ejercida es corta

c) La distancia de la resistencia al punto de apoyo es corta

d) La distancia del punto de apoyo a la resistencia  es mucho menor que la distancia del punto de apoyo a la fuerza

3) Tenemos que levantar una carga de 2000 Kg. y para ello empleamos una palanca de hierro de longitud 2 metros. Calcula la distancia máxima para poner el punto de apoyo si la fuerza que ejercemos en el extremo de la palanca es 50 Kg.

a) 4,87 cmb) 48 cmc) 10 cmd)  1 cm

4) Una carretilla está cargada con un peso de 200 Kg. Si la longitud que hay entre la rueda y el mango es 1 metro y la distancia desde la carga a la rueda es 50 cm, la fuerza que debemos hacer en cada mango para levantar la carretilla es:

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a) 100 Kg.b) 50  Kg.c)  250 Kg.d)  150 Kg.

5) Determinar la intensidad de la fuerza F4 según los datos del gráfico.

Respuesta: 16,42 kgf

6) En la figura, se esquematiza una barra cilíndrica de 3,5 m de largo y 10 kgf de peso (aplicada en un punto medio), está apoyada en uno de sus extremos. Se le aplica la fuerza F1 = 48 kgf en el otro extremo y la fuerza F2 = 15 kgf a 2,7 m del apoyo. ¿A qué distancia debe aplicarse la fuerza F3 = 50 kgf (con sentido igual a F2), para que la barra esté en equilibrio?

Respuesta: 2,9 m

7) Con los datos del croquis, indica a qué distancia estará la fuerza F2. ("p" está a 1,5 m).

Respuesta: 1,517 m

8) Calcular el valor de la potencia aplicada a una palanca, cuyos brazos de potencia y resistencia, son respectivamente, 1,20 m y 30 cm, siendo la resistencia de 80 N, ¿de qué género es la palanca?.

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Respuesta: 20N

9) Un señor emplea una caña de pescar de 2 m de longitud. ¿Qué fuerza aplica para mantener en equilibrio la pieza lograda, si pesa 50 kgf y toma la caña 1,20 m del apoyo?.

Respuesta: 83,33 kgf

10) Calcular la fuerza que equilibrará una palanca de 3 m de largo, apoyada a 2,4 m de la misma, si en el otro extremo se ha colocado un peso de 200 kgf.

Respuesta: 50 kgf

11) Calcular a que distancia de una potencia de 60 kgf estará apoyada una barra rígida de hierro, para equilibrar un cajón de 300 kgf que está a 0,75 m del apoyo.

Respuesta: 3,75 m

12) Un minero necesita levantar una roca que pesa 400 kg (fuerza) con una palanca cuyo brazo de palanca (a) mide 3 m, y el de resistencia (b) 70 cm, qué fuerza se necesita aplicar para mover la roca?

Respuesta: 93,3 kgf

13) Qué longitud tiene el brazo de palanca (a) de una carretilla, si al aplicarle una fuerza de 4 kgf levanta una carga de 20 kgf de arena (R) y su brazo de palanca mide 0.20 m?

Respuesta: 1 m.

14) La fuerza (F) que se aplica a unas cizallas es de 20 N, siendo su brazo de palanca (a) de 60 cm. Cuál será la resistencia de una lámina si se encuentra a 20 cm (b) del punto de apoyo?

Respuesta: 60 N

15) En los extremos de una palanca de primer género penden dos pesos de 40 N y 120 N respectivamente. ¿Dónde se encuentra el punto de apoyo, si la palanca mide 60 cm y está equilibrada?

Respuesta: 45 cm y 15 cm

16) Una palanca de segundo género tiene a 30 cm del fulcro, una resistencia de 100 N. ¿Qué longitud debe tener la palanca si la fuerza motriz que establece el equilibrio es 64 N?

Respuesta: 46,87 cm

17) Una carretilla (carrucha) está cargada con 100 N, como indica la figura. Calcular:a) La fuerza ejercida por el piso sobre la ruedab) La fuerza F para sostenerla.

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a/3 a

Respuesta: 75 N y 25 N

18) Una persona ejerce una fuerza de 800 N hacia abajo, sobre el extremo de una palanca de 2m de largo. Si el punto de apoyo está a 0,4 m del otro extremo y la palanca es de primer género, calcular el peso que puede sostenerse de esta manera.

Respuesta: 3200 N

19) En una palanca de segundo género se aplica una fuerza motriz de 12 Kp. Si ésta tiene un brazo de 2m., calcular el brazo de la resistencia, si ésta vale 15 Kp.

Respuesta: 1,6m

20) Una palanca de tercer género tiene una longitud de 0,5 m. Si la resistencia es 300 N, calcular el brazo de la fuerza si esta vale 600N.

Respuesta: 0,25m

21) Se tiene una palanca de primer género de 24m de longitud. Si la resistencia de carga es 100 N y la fuerza motriz es 300 N, calcular los brazos de P y R. ¿Cuál es la ventaja mecánica?

Respuesta: 16m, 8m. VM= 1/3

PLANO INCLINADO

1) Se levanta un cuerpo de 200 kgf mediante un plano inclinado de 2,8 m de largo y 1,5 m de altura. El extremo de la cuerda que sube el cuerpo, se adapta a un torno, cuya manivela es de 0,8 m y el radio del torno es de 0,2 m. ¿Cuál es la potencia aplicada al torno, para mantener el sistema en equilibrio?

Respuesta: 26,75 kgf

2) Qué fuerza necesita aplicar un individuo para subir un barril que pesa 150 N a un camión por un plano inclinado de 3 m de longitud, colocado a una altura de 1.50 m?

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Respuesta: 75 N

POLEAS

1) Tenemos una sola polea fija que utilizamos para subir una caja muy simpática. Si la caja pesa 20 Kg. La fuerza empleada para subirla es de?

a)  sube sola por acción de la polea

b) 5 Kg.

c) 10 Kg.

d)  20 Kg.

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2) un cuerpo de 200 kgf se levanta mediante un polipasto de 3 poleas móviles. ¿Cuál es el valor de la potencia?

Respuesta: 25 kgf

3) Un cuerpo es sostenido mediante un polipasto de 5 poleas móviles. Si la potencia aplicada es de 60 N, ¿cuál es el peso del cuerpo?

Respuesta: 1.920 N

4) Mediante un polipasto encadenado de 4 poleas, se equilibra un cuerpo de 500 kgf. ¿Cuál es la potencia aplicada?

Respuesta: 62,5 kgf

5) En un polipasto de 4 poleas móviles, se aplica una fuerza de 30 N para mantener el sistema en equilibrio, se desea saber cuál es el valor de la resistencia.

Respuesta: 480 N

6) En los extremos de una soga, que está sobre una polea fija, se han colocado dos cargas de 5 kgf y 7 kgf. Si el radio de la polea es de 12 cm, ¿cuál es el momento que hace girar la polea?

Respuesta: 0,24 kgm

7) No podemos engañar a la física y todos los principios se deben conservar. El la imagen que aparece en la parte inferior, se representa un sistema de poleas fijas y móviles. Podemos olvidarnos de las fórmulas si razonamos sobre esta figura. Podemos destacar en ella que:

Recuerda: - Longitud de tiro L = s = h x 2n - "n" nº de poleas móviles.

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a)  La distancia que recorre el peso es siempre menor en todo sistema de poleasb)  En un sistema de poleas ideal ( sin perdidas de calor en las ruedas, peso de poleas nulo,  deformación de cuerdas, etc ) el trabajo es conservativoc)  La fuerza que se aplica en la cuerda siempre es 25 Kg.d)  Por cada polea, el peso se reduce por dos8) La siguiente figura representa un sistema de poleas filas y móviles. Si la pieza verde tiene un peso de 500 Kg., la fuerza que se debe aplicar en el extremo de la cuerda para poder levantar este bloque es:

a) 125 Kg.b) 250 Kg.c) 500 Kg.d) 100 Kg.

9) Calcular la potencia que es necesario aplicar a una polea fija, para levantar un peso de 80 kgf.

Respuesta: 80 kgf

10) ¿Qué potencia se aplicará para equilibrar una resistencia de 90 kgf, mediante una polea móvil?

Respuesta: 45 kgf

11) Qué fuerza se requiere para levantar una carga de 74 kgf, si se utiliza una polea móvil?

Respuesta:

12) Qué fuerza necesitará aplicar un individuo para cargar un muelle de 350 kgf, si utiliza un polipasto de 3 poleas móviles?

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Respuesta: 43,75 kgf

B. TRANSMISIÓN CIRCULAR

1) ¿Cómo se llaman los distintos sistemas de transmisión que aparecen a continuación? Une con flechas.

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A.   ?    Sistema de poleas con correa

B.   ?    Ruedas de fricciónC.   ?    Tornillo sin finD.   ?    Tren de engranajesE.   ?    Engranajes o ruedas dentadasF.   ?    Sistema de engranajes con cadenaG.   ?    Tren de poleas con correa

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2) Velocidad de giro (en r.p.m.) de una polea de 40 mm de diámetro que es arrastrada por otra de 120 mm de diámetro que gira a 300 r.p.m. ¿Cuál es la relación de transmisión? ¿Es sistema multiplicador o reductor?

3) Calcula la velocidad del engranaje conducido de la figura sabiendo que z1= 25 dientes y z2= 45 dientes. La rueda motriz gira a 1.800 r.p.m. ¿Cuánto vale "i" (relación de transmisión)?

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4) Un reloj tradicional está compuesto por varios tipos de ruedas dentadas, de forma que se ajustan de tal forma que cuando una de las ruedas da una vuelta, produce el movimiento en el resto.  En la imagen de la figura, calcular a que velocidad gira la  rueda  ( 100 dientes ) si el piñón gira a 200 rpm y tiene 50 dientes.

a) 20 rpm

b) 200 rpm

c) 100 rpm

d) 1000 rpm

5) Estamos de paseo en bici con nuestros amigos  y el camino toma una pendiente muy pronunciada. ¿Que cambio debes hacer a tu bici para que puedas subir con la mayor facilidad?.

a)  Ruedas pequeñas que muevan ruedas grandesb)   Ruedas grandes que muevan ruedas pequeñasc)   Un solo piñón que mueva una rueda con el mismo numero de dientesd)   Un solo piñón que mueva una rueda muy pequeña

6) Un tornillo sinfín mueve una rueda de 30 dientes. Si el tornillo gira a 60 revoluciones por segundo, la rueda gira a

a)  3600 rpmb)  120 revoluciones por segundoc) 120 rpmd)  3600 revoluciones por segundo

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7) Calcula la velocidad de rotación de la rueda dentada de la figura sabiendo que el número de entradas del sin fin es de 1 y z2 = 40 dientes. El sin fin gira a 4.000 rpm

C. TRANSFORMACIÓN DE MOVIMIENTO CIRCULAR EN RECTILÍNEO

TORNO

1) Mediante un torno cuyo radio es de 12 cm y su manivela es de 60 cm, se levanta un balde que pesa 3,5 kgf, cargado con 12 l de agua. ¿Cuál es la potencia aplicada?

Respuesta: 3,1 kgf

2) Se levanta un cuerpo con un torno de 20 cm de radio, al cual se aplica 40 kgf. ¿Cuál será el peso del cuerpo si la manivela es de 80 cm?

Respuesta: 160 kgf

3) Sobre un cilindro de 30 cm de diámetro (que puede girar en torno a un eje), está arrollada una soga. Si se le aplica una fuerza de 1,8 kgf, ¿cuál es el valor del momento que hace girar el cilindro?

Respuesta: 0,27 kgf

4) Calcular el peso de un cuerpo suspendido de la soga de un torno de 18 cm de radio y un manivela de 45 cm de longitud, equilibrado mediante una fuerza de 60 kgf.

Respuesta: 150 kgf

5) ¿Cuál será la longitud de la manivela de un torno que, para equilibrar un peso de 150 kgf, es necesario aplicar una fuerza de 40 kgf?. El radio del cilindro es de 20 cm.

Respuesta: 75 cm

6) Qué fuerza se necesita aplicar a un torno, si el radio del cilindro es de 7 cm y el que describe la manivela es de 25 cm, siendo la carga es de 250 kgf?

Respuesta: 70 kgf

7) Calcula el radio del torno (r) para que se pueda subir una carga de 50 kgf de peso, si la longitud de la manivela es de 30 cm y la fuerza ejercida sobre la manivela es de 245 N.

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8) En un sistema de piñón y cremallera como el de la figura (4 mm de paso) se sabe que la velocidad de avance de la cremallera es de 0,1 m/s cuando la rueda gira a 50 r.p.m. Calcula el número de dientes del engranaje.

9) Los trenes tradicionales se movían gracias a la potencia de una máquina de vapor. La tracción se realizaba a la rueda mediante un sistema  de

a) poleas-correasb) Biela-manivelac)  Leva-seguidord)  Conjunto de ruedas dentadas

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