La fuerza y máquinas simples
La fuerza
Es todo aquello capaz de modificar el estado de reposo o de movimiento de los objetos físicos, o producir alteración de la forma de los mismos, o variar su posición.
Elementos de una fuerza
- Magnitud o intensidad: Es la cantidad de fuerza aplicada.
- Punto de aplicación: Es el lugar donde se ejerce la fuerza.
- Dirección: Establece la orientación de la fuerza con respecto a los puntos cardinales.
- Sentido: Establece hacia donde se dirige la fuerza: derecha, izquierda, arriba, abajo.
Las leyes de Newton
- Ley de inercia: nos dice que, si sobre un cuerpo no actúa ningún otro, este permanecerá indefinidamente moviéndose en línea recta con velocidad constante (incluido el estado de reposo, que equivale a velocidad cero).
- Ley de la fuerza o la masa: Nos dice que la fuerza neta aplicada sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que adquiere dicho cuerpo. Su fórmula F= m x a, donde F es la fuerza aplicada, a es la aceleración y m es la masa, la unidad SI es N de Newton (1 N es igual a 1 kg x m/s2)
- Ley de acción y reacción: nos dice que, si un cuerpo A ejerce una acción sobre otro cuerpo B, éste realiza sobre A otra acción igual y de sentido contrario.
Problemas
| Datos | Operaciones | Respuesta |
|---|---|---|
| F=? m= 4,5 kg a= 5 m/s2 |
F= m x a F= 4,5 kg x 5 m/s2 |
F= 22,5 N |
| Datos | Operaciones | Respuesta |
|---|---|---|
| F=30 N m= 0,125 kg a= ? m/s2 |
F= m x a Se despeja la fórmula |
La aceleración de la pelota es de 240 m/s2 |
Tipos de máquina
De acuerdo a su complejidad, que depende de la cantidad de piezas que la compongan pueden ser:
- Sencillas: estas suelen estar compuestas por una sola pieza, como por ejemplo una pinza, un corta uñas o un cuchillo
- Complejas: estas tienen varias piezas, por ejemplo, una excavadora o el motor de un auto.
- Muy Complejas: el número de piezas que componen a este tipo de máquinas es muy alto, por ejemplo, un motor de reacción o incluso un cohete espacial
Las máquinas simples
Las máquinas simples fueron las primeras ideadas y utilizadas por el hombre; ellas facilitan el trabajo ya que la fuerza que se debe aplicar es menor; al mismo tiempo el trabajo se realiza con mayor rapidez y también la dirección de la fuerza puede ser modificada.
Elementos de una maquina simple
- El punto de apoyo (PA):
- La carga (Q): Es llamada también fuerza resistente.
- Potencia (P): Es la fuerza que realiza el trabajo o vence a la resistencia.
- Brazo de Resistencia (br): Es la distancia medida desde el fulcro hasta donde está ubicada la resistencia.
- El Brazo de Potencia (bp): Es la distancia medida desde el fulcro hasta donde está ubicada la potencia.
Tipos de máquinas simples
1. La palanca: Es una máquina simple que consiste en una barra rígida que se mueve sobre un punto. Elementos de una palanca: En toda palanca hay que distinguir:
- El punto de apoyo (A): Es el punto sobre el cual se apoya la palanca.
- La potencia (P): Es la fuerza aplicada sobre la palanca con la finalidad de mover el cuerpo.
- La resistencia (R): Está representada por el peso del cuerpo que se pretende mover.
Tipos de palancas
Palancas de primer género: Son aquellas en las cuales el punto de apoyo está colocado entre la potencia y la resistencia. Como ejemplos tenemos la tijera y la balanza. (P-A-R)
Palancas de segundo género: Son aquellas en el que el peso del cuerpo o resistencia se encuentra ubicado entre el punto de apoyo y el punto de aplicación de la fuerza externa. Como ejemplos encontramos: la carretilla y el cascanueces. (P-R-A)
Palancas de tercer género: En este caso la potencia o fuerza externa se halla colocada entre el punto de apoyo y la resistencia: Ejemplos: la caña de pescar, algunos tipos de grúas y la pinza de servir hielo. (R-P-A)
2. La polea: Es otro tipo de máquina simple que realiza trabajo con ahorro de fuerza. Se dice que se ha realizado un trabajo cuando la fuerza aplicada es capaz de desplazar un cuerpo. Una polea consiste en un disco móvil acanalado que gira alrededor de un eje. Por el canal pasa un mecate, cable o cadena, el cual en uno de sus extremos lleva la fuerza resistencia y en el otro se aplica la fuerza motora podemos considerar dos tipos de polea: polea fija y polea móvil
- Polea fija: Es aquella polea cuyo eje no cambia de posición cuando gira. Este tipo de polea, no ahorra esfuerzo, pero permite que el trabajo se realice de manera más cómoda
- Polea movil: Es aquella cuyo eje se traslada, ese desplazamiento es producido por la tracción (potencia) ejercida sobre el mecate o guaya.
- Polipasto: Es una combinación de poleas, dos tres, cuatro o más. Al tratarse de una combinación de poleas, la potencia a aplicar queda dividida entre el número de poleas que posea el polipasto.
3. Plano inclinado: Es una máquina simple constituida por una superficie plana que forma ángulo con la base. Su empleo facilita la movilización de una carga de un nivel a otro. Es muy utilizado en la carga y descarga de camiones y en la construcción.
4. El torno: Es una maquina compuesta por un cilindro atravesado por una barra que gira sobre un eje fijo, que representa el apoyo y en cuyo extremo se aplica la potencia. Sobre este cilindro se enrolla o desenrolla una cuerda que representa la resistencia.
5. El tornillo: Es un objeto puntiagudo de superficie espirada en forma de rosca o canal continuo, que se puede introducir con facilidad en la madera concreto o metales.
6. La cuña: Se compone de la combinación de dos planos inclinados. Sirve para cortar objetos. Algunos ejemplos de cuña son los cuchillos y las hachas.
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