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UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MEDELLÍN FACULTAD DE CIENCIAS - ESCUELA DE FÍSICA FÍSICA MECÁNICA (100019)

TALLER SOBRE MAQUINAS SIMPLES

Arquímedes: “Dadme un punto de apoyo y moveré el mundo” Imagen tomada de este link Documento elaborado por Diego Luis Aristizábal R. Profesor asociado de la Escuela de Física de la Universidad Nacional de Colombia sede Medellín Julio de 2012

Introducción

Desde el punto de vista de teoría de sistemas una máquina simple se puede definir como un dispositivo que transforma una fuerza a su entrada (fuerza aplicada, F) en una fuerza a su salida (fuerza de carga o resistencia, Q ) con una dirección y/o magnitud diferente (s). La denominada fuerza de resistencia es empleada para desplazar cuerpos. Un riguroso análisis del funcionamiento de las máquinas debe hacerse bajo los conceptos de trabajo y de conservación de la energía (temas que se abordarán más adelante en este curso). Estos conceptos llevan a concluir que si la máquina “aumenta la magnitud de la fuerza (o mejor, Q>F), debe disminuir su desplazamiento en la misma proporción”: por ejemplo si Q=2F, para que Q desplace un cuerpo en una cantidad x, F se debe desplazar una cantidad 2x; "si se gana en magnitud de fuerza, se pierde en la misma proporción en magnitud del desplazamiento". El análisis mecánico de una máquina se puede hacer a través de las ecuaciones de equilibrio expresadas en las leyes de Newton (ley de inercia de traslación y ley de inercia de rotación) o empleando los conceptos de trabajo y energía. Entre las máquinas simples están:    

Las palancas. Las poleas: fija, móvil, polipastos y aparejos. El plano inclinado. El torno.

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Definiciones básicas Ventaja mecánica A la relación entre la magnitud de la fuerza de salida Q (resistencia o carga) y la fuerza de entrada F (fuerza aplicada) se le denomina ventaja mecánica (VM) de la máquina: VM 

Q F

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El valor de la VM puede ser mayor, menor o igual a uno. Si VM >1, con el uso de la máquina se obtienen a la salida fuerzas más grandes pero desplazamientos más pequeños. Al revés sucedería si la VM Q pero Q se desplazaría más que F, f1 y en el segundo VMI