SITEMAS MECÁNICOS
LAURA SOFIA ROMERO
JHOANA ANDREA RINCON ANGEL
LICEO FEMENINO MERCEDES NARIÑO I.E.D
TECNOLOGÍA E INFORMÁTICA
BOGOTÁ D.C
2012
SISTEMAS MECÁNICOS
Laura sofia romero
Jhoana Andrea rincón angel
PROFESORA: SARA CLAVIJO
LICEO FEMENINO MERCEDES NARIÑO I.E.D
TECNOLOGÍA E INFORMÁTICA
CONTENIDO
1. JUSTIFICACION.
2. OBJETIVOS.
3. INTRODUCCIÓN.
4. DEFINICIÓN DE SISTEMAS MECÁNICOS.
5. BIOGRAFÍAS.
5.1 ARQUIMEDES.
5.2 ARISTOTELES.
5.3 HERON DE ALEJANDRÍA.
5.4 LEONARDO DA VINCI.
5.5 GEROLAMO CARDANO.
5.6 GALILEO GALILEI.
5.7 PIERRE VARIGNON.
5.8 LEONHARD EULER.
5.9 BENJAMIN FRANKLIN.
5.10 PEDRO SIMON LAPLACE.
6. HISTORIA DE LA MECÁNICA.
6.1 MAQUINAS.
6.2 CLASIFICACIÓN
6.3 CARACTERÍSTICAS
6.4 UTILIDAD
6.5 DIBUJO
7 PALANCAS
7.1 CLASES DE PALANCAS
7.2 CARACTERÍSTICAS
7.3 UTILIDAD
7.4 DIBUJO
8 POLEAS
8,1 CARACTERÍSTICAS
8.2 UTILIDAD
8,3 DIBUJO
9 TORNILLOS
9.1 CLASES DE TORNILLOS
10 SISTEMAS DE TRANSFORMACIÓN
10.1 BIELA
10.2 TUERCA
10.3 LEVA
10.4 PIÑÓN-CREMALLERA
1.JUSTIFICACION.
Este trabajo es parte de la recolección de información desarrollada en el área de tecnología e informática, por parte de las estudiantes de noveno de la institución, a través del cual buscamos información en diferentes páginas de internet, es por ello que logramos aprender, reconocer e identificar temas primordiales para el área y que se resumen se presentan en un informe escrito.
1. OBJETIVOS.
· Recolectar información clara y precisa que nos lleve a identificar los diferentes mecanismos y su relación con instrumentos cotidianos.
· Identificar los principales personales, que han dejado huella en el desarrollo de la humanidad.
· Explorar las diversas maquinas que hay en nuestro contexto, relacionándolas e identificando sus componentes internos.
2. INTRODUCCIÓN
A continuación exploraremos lo que son los sistemas mecánicos, conoceremos personajes que han hecho parte de la historia de la tecnología con sus inventos y teorías, sabremos la historia de la mecánica, maquinas existente características utilidades.
Lo anterior nos permitirá comprende los componente básicos de diferentes instrumentos presentes en nuestra vida cotidiana, además lograremos explorar la vida y el contexto social de los principales creadores e investigadores, los cuales son un buen ejemplo de la posibilidad de explorar nuestro espacio y de intentar comprender su origen y funcionamiento.
Exploremos pues las palancas, poleas, tornillos y de mas maquinas simples y complejas que determinaran y siguen haciendo parte de la creación de nuevos instrumentos.
3. DEFINICIÓN
Los sistemas mecánicos son aquellos sistemas constituidos fundamentalmente por componentes, dispositivos o elementos que tienen como función específica transformar o transmitir el movimiento desde las fuentes que las fuentes que lo generan al transforma distintos tipos de energía.
4. BIOGRAFIAS
5.1. ARQUIMEDES
Fue el verdadero creador de la Mecánica teórica, Nació en Siracusa, Sicilia, y se educó en Alejandría, Egipto. En mecánica, Arquímedes asombró al rey Herón de Siracusa con los sistemas de palancas y de poleas que había ideado. Animado por la fuerza de su descubrimiento, afirmó que si habitara en otro mundo sería capaz de mover éste y, para demostrarlo, diseñó un conjunto mecánico mediante el cual fue capaz de hacer navegar sobre arena a un pesado barco mercante de la flota real con la sola fuerza de su brazo, también estableció las leyes de la palanca. Desarrolló las poleas múltiples con las que también se puede levantar un cuerpo pesado con una fuerza pequeña.
Durante su estancia en Egipto inventó el polipasto, el torno, la rueda dentada, y el tornillo sinfín que se usaba para extraer el agua que había entrado a un barco, a los campos inundados por el Nilo, a demás de establecer los fundamentos de la Hidrostática con su célebre principio. Esta fue la chispa que le permitió llegar a lo que ahora conocemos como "Principios de Arquímedes".
5.2. ARISTOTELES
Intentó elaborar una teoría de la Mecánica, pero no hizo ninguna distinción entre las propiedades estáticas, cinemáticas y dinámicas.
Aristóteles, maestro de Alejandro Magno, escribió sobre física, pero casi todo lo que dijo fue incorrecto. Sí aceptó que la Tierra era esférica y dio como argumento el que al viajar al norte o al sur se observan nuevas estrellas en el cielo lo que no sucedería si la Tierra fuera plana.
5.3. HERON DE ALEJANDRIA
Matemático y científico griego. Inventó varios instrumentos mecánicos, gran parte de ellos para uso práctico: de la máquina a vapor giratoria, la fuente de Herón, un aparato neumático que produce un chorro vertical de agua por la presión del aire y la dioptra, un primitivo instrumento geodésico.
También inventó un método de aproximación a las raíces cuadradas y cúbicas de números que no las tienen exactas. A Herón se le ha atribuido en algunas ocasiones el haber desarrollado la fórmula para hallar el área de un triángulo en función de sus lados, pero esta fórmula, probablemente, había sido desarrollada antes de su época. Además, escribió al menos 13 obras sobre mecánica, matemáticas y físicas.
5.4. LEONARDO DA VINCI
Fue una de las mentes más maravillosas del Renacimiento. En sus manuscritos, llegó a predecir inventos que no pudo desarrollar aunque se construyeron años más tarde tales como: el helicóptero o el submarino. Hubo otros que si diseñó y funcionaron: grúas móviles que permitían alzar grandes cargas, barcos, trajes de buzo, ascensores, máquinas para tallar tornillos y limas e incluso una especie de coche o máquina de movimiento continuo-alterno.
Para sus diseños, Leonardo se basó en los estudios que 1.600 años antes habían hecho Herón y Arquímedes en la escuela de Alejandría. Los mecanismos eran simples y se basaban en cinco elementos: Un plano inclinado, una cuña, un tornillo, una palanca y una rueda. Arquímedes los llamaba los cinco grandes y combinándolos obtenía otras máquinas como tornos o engranajes, una de las máximas aportaciones de Leonardo fue la representación que realizó de muchas de estas máquinas. Todas estaban basadas en la famosa Ley de Oro: si conseguimos reducir esfuerzo hay que recorrer más espacio.
5.5. GEROLAMO CARDANO
Escribió un tratado sobre la Mecánica de subtitulo e invento la junta universal llamada cardán; el cual consiste en un mecanismo que se encarga de transmitir el movimiento del diferencial a las ruedas directrices del automóvil.
5.6. GALILEO GALILEI
Nació en Pisa en el año 1564. Su primer descubrimiento, la ley del péndulo, lo realizó cuando sólo tenía diez y siete años. Estaba en la catedral de Pisa cuando vio que para encender una lámpara, la retiraban hacia un lado. Al dejar de retenerla, una vez encendida, la lámpara oscilaba como un péndulo, con movimientos que eran cada vez menores, pero de igual duración. A falta de cronómetro, Galileo midió el compás regular de las oscilaciones de la lámpara valiéndose de los latidos de su propio pulso. También encontró que el tiempo de oscilación de un péndulo es proporcional a la raíz cuadrada de la longitud. Así, un péndulo que sea cuatro veces más largo que otro, tendrá un tiempo de oscilación doble que el de menor longitud.
En el año 1586 realizó interesantes descubrimientos de hidrostática, allí. Galileo llegó a la conclusión de que la velocidad de un cuerpo al caer depende del tiempo que ha estado cayendo, esto es, que al empezar va despacio y aumenta su velocidad a cada unidad de tiempo, y que los espacios recorridos al caer son proporcionales a los cuadrados de los periodos de tiempo durante los cuales el cuerpo ha estado cayendo, como se ve en la formulación de estos principios, Galileo podía formular la Ley de la Gravedad, aunque sin darle el carácter de Ley del Universo.
5.7. PIERRE VARIGNON
Fue autor del principio de las velocidades virtuales. En una obra póstuma, Nueva Mecánica o Estática en 1752, expuso toda la estática, enunciando por primera vez la regla de la composición de fuerzas concurrentes y dando, en su generalidad, la teoría de los momentos.
5.8. LEONARDO EULER
Considerado el mejor matemático del siglo 18 creador de las funciones que llevan su nombre y de su conocida fórmula para el cálculo de barras a pandeo, estudiando también las coordenadas angulares de los cuerpos rígidos, el teorema fundamental de la cinemática y las ecuaciones del movimiento del cuerpo rígido. En mecánica obtuvo las ecuaciones diferenciales que rigen el movimiento de un cuerpo sólido en rotación en torno a un punto fijo y definió los conceptos de centro de inercia y momento de inercia. Perfeccionó asimismo el principio de economía natura enunciado por Fermat y reiterado por Pierre como principio mínima acción: el camino que sigue la luz es aquel es menor la cantidad de acción. Este principio es la primera aproximación al principio de la Conservación de la Energía.
5.9. BENJAMIN FRANKLIN
En mecánica mientras se adentraba en el campo de los fenómenos V eléctricos. Descubrió el carácter eléctrico de los rayos atmosféricos e inventó el pararrayos.
5.10. PEDRO SIMON LAPLACE
Físico, astrónomo y matemático francés. Escribió un tratado sobre la teoría de probabilidades y dio a esta rama de las matemáticas su forma actual. Expuso la teoría de la gravitación en un libro monumental, en cinco volúmenes, Mecánica celeste. Estudió las perturbaciones que se producen en la órbita de un planeta alrededor del Sol por la atracción de otros planetas o satélites y encontró, junto con La grande, que dichas perturbaciones no producirán cambios que afecten drásticamente al Sistema Solar.
6. HISTORIA DE LA MECANICA.
Los antepasados del hombre, al construir sus instrumentos, iniciaron el desarrollo de la mecánica. El origen de los primitivos interrogantes planteados por la mecánica surgió en las antiguas civilizaciones por su necesidad de disponer de máquinas, bélicas o pacíficas, que las liberaran de ciertos esfuerzos.
En la última etapa del homo sapiens, hace unos 20.000 años, a las lanzas y anzuelos empleados para la caza y la pesca se añaden los arpones y, sobre todo, el arma más revolucionaria de la prehistoria: el arco y las flechas, la primera máquina inventada por el ser humano.
El hombre paleolítico, compañero del mamut y el reno, vivió siempre asediado por el hielo, que con sólo algunas intermitencias dejó de cubrir el norte y centro de Europa y Asia. Fue pues de diez milenios el periodo durante el cual el hombre satisfizo todas las necesidades de su vida con el sílex.
Uno de los primeros frutos del ingenio humano, destinado a ponerle a salvo de los elementos naturales, fue la vivienda. En su esencia, las casas que habitamos hoy se basan en los mismos principios que las primeras chozas del Neolítico, adaptaciones, a su vez, de los refugios transportables que usaba el cazador de la Edad de Piedra cuando se alejaba de la caverna que le servía de vivienda en invierno.
Otro gran filósofo fue Demócrito, nacido en 470 a.C., que desarrolló la teoría atómica de la materia. Para él toda la materia consistía de pequeñas partículas a las que llamó "átomos" que quiere decir "indivisible". Los átomos eran eternos e indestructibles y existían diversos tipos de átomos que explicaban las diferencias existentes entre diversas sustancias. Además de los átomos sólo existía el vacío.
7. MAQUINAS-CLASIFICACIÓN
7.1 MÁQUINA ELÉCTRICA: es un dispositivo que transforma la energía cinética en otra energía, o bien, en energía potencial pero con una presentación distinta, pasando esta energía por una etapa de almacenamiento en un campo magnético. Se clasifican en tres grandes grupos: generadores, motores y transformadores.
Los generadores transforman energía mecánica en eléctrica, mientras que los motores transforman la energía eléctrica en mecánica haciendo girar un eje. El motor se puede clasificar en motor de corriente continua o motor de corriente alterna. Los transformadores y convertidores conservan la forma de la energía pero transforman sus características.
Una máquina eléctrica tiene un circuito magnético y dos circuitos eléctricos. Normalmente uno de los circuitos eléctricos se llama excitación, porque al ser recorrido por una corriente eléctrica produce las ampervueltas necesarias para crear el flujo establecido en el conjunto de la máquina.
7.2 MÁQUINA HIDRÁULICA: es una variedad de máquina de fluido que emplea para su funcionamiento las propiedades de un fluido incompresible o que se comporta como tal, debido a que su densidad en el interior del sistema no sufre variaciones importantes.
Convencionalmente se especifica para los gases un límite de 100 mbar para el cambio de presión; de modo que si éste es inferior, la máquina puede considerarse hidráulica. Dentro de las máquinas hidráulicas el fluido experimenta un proceso adiabático, es decir no existe intercambio de calor con el entorno.
7.3 MAQUINAS TÉRMICA: es un conjunto de elementos mecánicos que permite intercambiar energía, generalmente a través de un eje, mediante la variación de energía de un fluido que varía su densidad significativamente al atravesar la máquina. Se trata de una máquina de fluido en la que varía el volumen específico del fluido en tal magnitud que los efectos mecánicos y los efectos térmicos son interdependientes.
Por el contrario, en una máquina hidráulica, que es otro tipo de máquina de fluido, la variación de densidad es suficientemente pequeña como para poder desacoplar el análisis de los efectos mecánicos y el análisis de los efectos térmicos, llegando a despreciar los efectos térmicos en gran parte de los casos. Tal es el caso de una bomba hidráulica, a través de la cual pasa líquido. Alejándose de lo que indica la etimología de la palabra «hidráulica», también puede considerarse como máquina hidráulica un ventilador, pues, aunque el aire es un fluido compresible, la variación de volumen específico no es muy significativa con el propósito de que no se desprenda la capa límite.
7.4 CARACTERÍSTICAS DE LAS MAQUINAS
las maquinas-herramientas se basan en unos principios de funcionamiento resumidos en dos formas de movimientos: el rectilíneo y el circular, que se obtienen con mecanismos de relativa simplicidad, trabajando todas las maquinas aplicando uno u otro de estos movimientos o una combinación de ambos.
Toda máquina-herramienta, para trabajar en condiciones normales de trabajo debe estar nivelada y firmemente atada al suelo. También deben ir atadas las piezas a mecanizar y las herramientas de trabajo.
El desarrollo industrial del siglo XIX fue posible por el desarrollo y empleo de diversos tipos de maquinas y procesos de trabajos, aplicados a la fabricación de piezas metálicas de todo tipo de maquinas, estructuras y componentes. La fabricación de barcos, trenes, automóviles, aviones y todo tipo de maquinaria, solamente es posible utilizando maquinas-herramientas.
7.5 UTILIDAD
La utilidad de Las maquinas simples radica en que permiten ejercer una fuerza mayor que la que una persona podría sólo con sus músculos o aplicarla de forma más eficaz.
8. LA PALANCA
Es una maquina simple que se emplea en una gran variedad de aplicaciones. Generalmente está formada por una barra rígida que puede oscilar en torno a una pieza fija, que sirve de punto de apoyo. 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.
8.1 PALANCA DE PRIMER GRADO
· Palanca de primer grado, como la de la figura, el punto de apoyo esta situado entre la fuerza aplicada y la resistencia. La balanza romana es una palanca de primera especie.
· 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.
· Ejemplos de este tipo de palanca son el balancín, las tijeras, las tenazas, los alicates o la catapulta . En el cuerpo humano se encuentran varios ejemplos de palancas de primer género, como el conjunto tríceps braquial - codo - antebrazo.
8.2 PALANCA DE SEGUNDO GRADO
· Palancas de segundo grado, el punto de apoyo se sitúa en un extremo de la barra, la fuerza se aplica en el otro extremo, y la fuerza resistente o carga en una posición intermedia.
· 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.
8.3 PALANCA DE TERCER GRADO
· Palancas de tercer grado, el punto de apoyo se sitúa en un extremo de la barra, la fuerza resistente en el otro extremo, y la fuerza se aplica en una posición intermedia.
· Se caracteriza en que la fuerza aplicada es mayor que la resultante; y se utiliza cuando lo que se requiere es ampliar la velocidad transmitida a un objeto o la distancia recorrida por él.
· Ejemplos de este tipo de palanca son el quita grapas y la pinza de cejas; y en el cuerpo humano, el conjunto codo - bíceps braquial.
9. POLEAS
La polea es una maquina simple que sirve para trasmitir una fuerza. Se trata de una rueda, generalmente maciza y acanalada en su borde, que con el curso de una rueda o cable que se hace pasar por el canal (garganta), se usa como elemento de trasmisión para cambiar la dirección del movimiento en maquinas y mecanismos. Además, formando conjuntos – parejos o polipastos – sirve para reducir la magnitud de la fuerza necesaria para mover un peso.
Según la definición de Hitón de la Guillare, la polea de apoyar una cuerda que moviéndose se arrolla sobre ella sin dar una vuelta completa actuando en unos de sus extremos la resistencia y en otro la potencia.
9.1 CARACTERÍSTICAS Poleas electromagnéticas: es un separador magnético de restos metálicos para lograr que, en la banda transportadora, el producto que se está manejando quede lo más limpio posible, también sirve para evitar que el equipo de producción se dañe al introducir retos mecánicos.
Para poder llevar a cabo esta protección la polea ayuda a una continua y eficiente separación de materiales ferrosos mientras el producto circula por la banda transportadora.
9.2 COMPOSICIÓN DE UNA POLEA
· Diseño robusto de alta resistencia.
· Profunda penetración magnética.
· Deben poderse utilizar en aplicaciones especializadas de separación magnética.
· Calidad de diseño para servicio pesado.
· Llevar a cabo, de manera continua, la separación de materiales ferrosos.
· Separación automática.
9.3 TIPOS DE POLEAS
· Poleas simples: la polea simple se emplea para elevar pesos, consta de una sola rueda con la que hacemos pasar una cuerda.
· Poleas simple fija: la manera más sencilla de utilizar una polea es escoger es un peso en un extremo de la cuerda, y tirar del otro extremo para levantar el peso.
· Polea simple móvil: la polea simple móvil produce una ventaja mecánica: la fuerza necesaria para levantar una carga es justamente la mitad de la fuerza que habría sido requerida para levantar carga sin la polea.
· Poleas compuestas: existen sistemas con múltiples poleas que pretender obtener una gran ventaja mecánica, es decir, eleva grandes pesos con un bajo esfuerzo.
· Polipastos o aparejos: el polipasto es la configuración más común de la polea compuesta, en un polipasto, las poleas se distribuyen en dos grupos, uno fijo y un móvil. En cada grupo se instala un numero arbitrario de poleas la carga se une al grupo móvil.
9.4 UTILIDAD
· Los conjuntos de poleas sistematizadas, pueden realizar enormemente la magnitud de la fuerza que se debería emplear para realizar el movimiento del peso, inclusive generando la posibilidad de controlar la variedad de la velocidad en que se realice la tarea. La utilidad de las poleas ha sido de enorme ayuda durante siglos, ya que son el punto de apoyo de una cuerda, debido a que esta se mueve sobre el disco arrollándose sobre el pero sin llegar a dar la vuelta completa.
10. TORNILLO
Se denomina tornillo a un elemento u operador mecánico cilíndrico con una cabeza, generalmente metálico, aunque pueden ser de madera o plástico, utilizado en la fijación temporal de unas piezas con otras, que está dotado de una caña roscada con rosca triangular, que mediante una fuerza de torsión ejercida en su cabeza con una llave adecuada o con un destornillador, se puede introducir en un agujero roscado a su medida o atravesar las piezas y acoplarse a una tuerca.
10.1 CLASES DE TORNILLOS
El término tornillo se utiliza generalmente en forma genérica, son muchas las variedades de materiales, tipos y tamaños que existen. Una primera clasificación puede ser la siguiente:
· Tornillos de media astilla.
· Tornillos de borderline.
· Tornillos de madera aunque mayor conocido como silly.
· Tornillos de roscas dodecaedro.
· Varillas roscadas de 1m de longitud.
11. Sistemas mecánicos
Los mecanismos de trasformación se encargan de convertir movimientos rectilíneos (lineales) en movimiento de rotación (giro) y al revés .con un diseño adecuado de los elemento del sistema se puede conseguir las velocidades lineales o de giro deseadas. Bajo este punto de vista los mecanismos de trasformación se pueden entender también como mecanismo de trasmisión. Sin embargo, no es posible asociarles una relación de trasmisión como tal.
· Biela – manivela
En este mecanismo, el movimiento de rotación de una manivela o cigüeñal provoca el movimiento rectilíneo, alternativo, de un pistón embolo. Una biela sirve para unir las dos piezas. Con la ayuda de un empujón inicial o un volante de inercia, le movimiento alternativo del pistón se convierte en movimiento circular de la manivela. El movimiento rectilíneo es posible gracias a una guía o un cilindro, en el cual se mueve. Este mecanismo se usa en los motores de muchos vehículos, el recorrido máximo que efectúa el pistón se llama carrera de pistón.
· Tornillo –tuerca
El giro de un tornillo alrededor de su eje produce un movimiento rectilíneo de avance, que lo acerca o lo separa de la tuerca, fija. Alternativamente, una tuerca móvil puede desplazarse de la misma manera a lo largo de un tornillo o husillo. El mecanismo es capaz de ejercer grandes presiones en el sentido de avance del tornillo. Hay diferentes tipos de tornillos y tuercas. Un parámetro característico es el número de entradas o surcos (hélices independientes) del tornillo. En tornillos de una sola entrada, el paso de rosca del tornillo coincide con el avance del tornillo producido al girar 360º alrededor de su eje.
· Leva
La leva es un elemento excéntrico que gira solidariamente con el eje motor. Al girar, el perfil de la leva provoca la subida o la bajada de un rodillo de leva o un palpador. El efecto contrario no se produce. El palpador puede accionar, directa o indirectamente, una válvula o cualquier otro elemento. Cuando se trata de abrir y cerrar válvulas de forma sincronizada, varias levas pueden situarse sobre un único árbol de levas. Esta disposición se usa en motores de explosión. El recorrido vertical máximo que efectúa el palpador se llama carrera del palpador. Los puntos extremos del recorrido corresponden a puntos del perfil de la leva con distancia máxima (radio mayor) o mínima (radio menor) respecto al eje de giro.
· Piñón-cremallera
Permite convertir un movimiento giratorio en uno lineal continuo, o 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
