Divulgación y enseñanza de la ciencia

Maquinas Simples (PP-DC-62-PM)

Industria, innovación e infraestructura

Asesor: Diana Vizcarra

Pandilla Petit, (preescolar y 1ro. y 2do. año de primaria)

Resumen

El presente trabajo de investigación pretende mostrarnos que son las maquinas simples, así la importancia que tienen en la vida cotidiana para hacer más fácil un trabajo ya que desde pequeños las utilizamos.

Pregunta de Investigación

¿Dónde encontramos las máquinas simples? ¿Puedo crear una máquina simple para jugar?

Planteamiento del Problema

Las máquinas hacen que hagamos las cosas de manera más fácil, son un conjunto de piezas que hacen que podamos realizar de una manera más eficiente, quiero conocer cómo funcionan y los beneficios que nos generan.

 

Antecedentes

La idea de máquina simple se originó alrededor del siglo III a. C. con el físico griego

Arquímedes, que estudió la palanca, la polea, y el tornillo.

Descubrió el principio de ventaja mecánica, reflejada en la famosa frase tradicionalmente atribuida a Arquímedes con respecto a la palanca: “Dame un punto de apoyo, y moveré la Tierra.”​ con la que expresaba su comprensión de que no hay límite a la cantidad de amplificación de la fuerza que se podría lograr mediante el uso de la ventaja mecánica, concepto que extendió a la polea y el tornillo, ​ describiendo su fabricación y usos.​ Sin embargo la comprensión de los griegos se limitaba a la estática de las máquinas simples (el equilibrio de fuerzas); y no incluía la consideración de efectos dinámicos, el equilibrio entre la fuerza y la distancia, o el concepto de trabajo mecánico.

Durante el Renacimiento la dinámica de las potencias mecánicas, como fueron llamadas las máquinas simples, comenzó a ser estudiada desde el punto de vista de lo lejos que se podía izar una carga, o de la fuerza que se podía aplicar. Esto condujo finalmente al nuevo concepto de trabajo mecánico. En 1586, el ingeniero flamenco Simon Stevin dedujo la ventaja mecánica del plano inclinado, lo que llevó a incluirlo con las otras máquinas simples. La teoría dinámica completa de las máquinas simples fue elaborada por el científico italiano Galileo Galilei en 1600 en su obra Le Meccaniche (Sobre la mecánica), en la que mostraba la similitud matemática subyacente de las distintas máquinas.18​19​ Fue el primero en comprender que las máquinas simples no crean energía, si no que solamente la transforman.

Una máquina es el conjunto de elementos que se interponen entre una fuente de

energía y un trabajo mecánico que se realiza gracias a ella. Las máquinas están

formadas por mecanismos que desarrollan funciones elementales. Por lo tanto, el

mecanismo es un dispositivo que transforma un movimiento y una fuerza aplicada en otro movimiento y fuerza resultante distintos.

La máquina más elemental que se conoce es aquel mecanismo formado por un único elemento. Este tipo de máquina se denomina simple.

Una máquina simple ni crea ni destruye trabajo mecánico, sólo transforma algunas características.

La ventaja mecánica se define en las, máquinas simples como la razón entre la fuerza resistente y la fuerza aplicada, si su valor es mayor que la unidad significa

que es necesario un esfuerzo menor para llevar a cabo determinado trabajo o aguantar el peso de una carga, cuando la ventaja mecánica es inferior a uno sucede todo lo contrario.

 

Tipos de máquinas simples

 

Plano inclinado: se aplica una fuerza para vencer la resistencia vertical del peso del

objeto a levantar.

 

Dada la conservación de la energía, cuando el ángulo del plano inclinado es más

pequeño se puede levantar más peso con una misma fuerza aplicada, pero a cambio la distancia a recorrer será mayor.

 

Cuña: La cuña transforma una fuerza vertical en dos horizontales antagonistas. El

ángulo de la cuña determina la proporción entre las fuerzas aplicada y resultante de un modo parecido al plano inclinado.

 

Palanca: La palanca es una barra rígida con un punto de apoyo o fulcro, a la que se aplica una fuerza y que girando sobre el punto de apoyo vence una resistencia. Se cumple la conservación de la energía y, por tanto, la fuerza aplicada por su espacio recorrido ha de ser igual a la fuerza de resistencia por su espacio recorrido.

Manivela: Es una pieza angular que tiene uno de sus extremos unido a un eje giratorio y al otro extremo se aplica una fuerza para provocar el giro del eje. Cuanto mayor sea la fuerza aplicada o mayor la separación del mango, mayor será la capacidad para provocar el giro que tiene la manivela. La manivela consta de tres partes principales: eje, brazo y empuñadura.

 

El eje determina el centro de giro, el brazo la distancia entre el eje y la empuñadura y la empuñadura es la parte adaptada para que pueda ser cogida con las manos.

Polea: Una polea simple es un cilindro sobre el que pasa una cuerda. Con ella se consigue transformar el sentido de la fuerza: aplicando una fuerza descendente se consigue una fuerza ascendente. El valor de la fuerza aplicada y la resultante son iguales, por lo que la ventaja mecánica es uno, pero se obtiene un cambio de dirección para facilitar el trabajo.

Rueda: La rueda es una máquina simple que consta de una pieza circular que gira en torno a un eje. Suele emplearse como pieza o componente de máquinas más complejas.

 

 

Objetivo

Conocer el funcionamiento de las máquinas simples, así como en qué aparatos las encontramos y en que nos pueden ayudar.

Justificación

He observado que algunos de mis juguetes se mueven mediante un mecanismo, quiero saber cómo funciona y para qué sirve.

Hipótesis

Si nos ayudamos de las máquinas simples, entonces podremos hacer más fácil el trabajo

Método (materiales y procedimiento)

Para realizar una polea necesitamos los siguientes materiales:

  • Caja de cartón
  • 2 palitos de madera
  • 3 tornillos
  • Cuerda
  • 2 armellas

 

Las herramientas que utilizaremos serán:

  • Regla
  • Lápiz
  • Cúter o tijeras
  • Pistola de silicona
  • Destornillador
  • Compás

 

El procedimiento que realice fue el siguiente:

1.- Se cortan cuatro tiras de cartón para ensamblar y pegar la estructura: 2 tiras de 6×20 cm para los laterales y otras 2 de 6×15 cm para la base y el techo. Una vez formada la estructura, puede reforzarse en las esquinas con palitos de madera para proporcionar mayor estabilidad.

2.- Se fabrican las poleas: se trazan 4 círculos de 5 cm de diámetro con el compás y se unen 2 a 2 mediante un pequeño rollito de cartón en su interior. Lo atornillamos para mayor resistencia a las poleas.

3.- La polea fija se pega al techo de la estructura con silicona y se comunica con la polea móvil a través de la cuerda.

4.- Se construyen 2 pequeños cubos de cartón, recortando y enrollando dos rectángulos de unos 4×3 cm aproximadamente. Los cubos colgarán de las poleas a través de un trozo de cuerda.

 

 

Galería Método

Resultados

Pude fabricar una maqueta con materiales reciclados que me mostraron como podemos utilizar diferentes maquinas simples como el polipasto y la palanca para facilitarnos el trabajo, además fue divertido crearla.

Galería Resultados

Discusión

La elaboración de una maquina simple tiene como fin facilitarnos el trabajo por lo tanto son de suma importancia en la vida diaria

Conclusiones

Se obtuvo como resultado una polea que facilita cargar algún objeto. Nos permitió realizar la actividad de moverlo sin dificultad y de una manera más rápida y eficaz.

Pude comprobar que fue más fácil mover canicas por ejemplo simulando que era un material pesado y con esta máquina lo pudimos hacer sin esfuerzo.

Bibliografía

https://es.wikipedia.org/wiki/Rueda http://enciclopedia.us.es/index.php/Ventaja_mec%C3%A1nica https://sites.google.com/site/gabrielmecanismos/Home/parte-ii/8—palanca/8-1—leyde-la-palanca http://palancasliceodepartamental.blogspot.com/p/tipos-de-palancas.html

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Results

Discussion

Conclusions

Bibliography