El término máquina proviene del latín māchina y este a su vez del griego antiguo makhana que significa aparato y modo. Una máquina es un aparato conformado por varias partes que interactúan entre sí para ejecutar determinada tarea que requiera de energía.
Una máquina es un dispositivo que transfiere fuerza o movimiento. Las máquinas simples son dispositivos mecánicos que cambian la magnitud y dirección de una fuerza, son aquellas que facilitan la adquisición de un vocabulario y de nociones para comprender las máquinas más complejas.
Una máquina simple es uno o un conjunto de mecanismos sencillos que utilizan una ventaja mecánica o relación de multiplicación para incrementar una fuerza. Los científicos del Renacimiento clasificaron las máquinas simples en seis tipos, aunque hoy en día se consideran algunos más:
- Cuña.
- Palanca.
- Plano inclinado.
- Polea.
- Tornillo.
- Torno.
La comprensión de las máquinas ha evolucionado a lo largo de la historia de la humanidad, el concepto de máquina simple sin embargo, mantiene su vigencia debido a su valor histórico y didáctico en la enseñanza de nociones básicas de física e ingeniería. En las máquinas simples se cumple la siguiente ley: “La energía ni se crea ni se destruye; solo se transforma» conocida como Ley de conservación de la energía.
Indice
Tipos de máquinas simples clásicas
Palanca
Se trata de una barra rígida con un punto de apoyo denominado fulcro. En él se aplica una fuerza que, al girar sobre un punto de apoyo vence una resistencia
En esta máquina se cumple la ley de la conservación de la energía y por ende la fuerza aplicada por su espacio recorrido es igual a la fuerza de resistencia por su espacio recorrido. Es decir, si se multiplica la longitud de la palanca por la fuerza aplicada se obtendrá el momento generado para mover o vencer una resistencia.
Dependiendo de la posición de la potencia y la resistencia con respecto al punto de apoyo de la palanca se tienen tres tipos:
- De primer género o intermóviles: Punto de apoyo cerca de la resistencia.
- De segundo género o interresistentes: El Punto de apoyo se ubica en un extremo de la palanca y la potencia en el otro, la resistencia se encuentra entonces en un punto medio.
- De tercer género o interpotentes: La potencia se aplica en un punto entre la resistencia y el punto de apoyo.
Torno
Se trata de una maquina con forma cilíndrica que gira libremente alrededor de un eje. Esto permite enrollar cuerdas o cables de los que se suspenden cargas que deben ser desplazadas verticalmente.
Al torno también se le conoce como rueda y puede estar representado pro varios tipos:
- Rueda dentada.
- Rueda de transporte.
- Polea.
- Ruedas de palas o turbinas.
Polea
Se trata de una máquina de tracción compuesta por una rueda acanalada que gira sobre un eje. Entre los canales se pasa una cuerda, de esa forma se puede cambiar la dirección de la fuerza aplicada.
Un conjunto de poleas se denominan polipastos o aparejos y permiten incrementan la magnitud de la fuerza transmitida con el fin de mover objetos pesados.
La polea está compuesta por las siguientes partes:
- Cuerpo: Es la parte que une al cubo con la garganta, puede ser completa o con forma de aspas (con el fin de ventilar una zona con su giro).
- Cubo: Es la parte central de la polea, en el se encuentra el agujero. Suele ser de mayor grosor que la polea para portar estabilidad. Cuenta con un chavetero para anclar la polea al eje.
- Garganta o canal: Es la zona que entra en contacto con la correa o la cuerda, proporciona el mayor agarre posible. Puede tener muchas formas pero la más empleada es la trapezoidal.
Las poleas pueden ser móviles o fijas, simples o compuestas.
Plano inclinado
Se trata de una estructura que aplica una fuerza que permite vencer la resistencia vertical o normal del peso de un objeto que se desea desplazar o levantar. Por el principio de conservación de la energía, mientras menor es el ángulo del plano inclinado mayor es el peso que puede desplazar con una fuerza aplicada, sin embargo, la distancia a recorrer será mayor.
Los planos inclinados cuentan con ángulos agudos y han representado ell inicio de mecanismos y máquinas mucho más complejas.
Cuña
Es aquella que transforma la fuerza vertical que se le aplica en dos fuerzas horizontales con sentido contrario. El ángulo que posee una cuña determinara la proporción que relaciona la fuerza aplicada y las fuerzas resultantes.
Es muy similar al plano inclinado. Su diseño se emplea en cuchillos y hachas.
Tornillo
Se trata de un mecanismo con rosca que convierte un movimiento giratorio aplicado a uno de sus extremos en un movimiento rectilíneo. La zona donde se aplica el movimiento giratorio se conoce como volante o manilla y el otro como husillo.
La fuerza aplicada multiplicada por la circunferencia del volante es igual a la fuerza de avance del husillo.
Son empleados para la sujeción de piezas o para la mecanización (brocas).
