Download mecanismos - IESO Tierra de Campos

MECANISMOS
1. MECANISMOS: CLASIFICACIÓN
Toda máquina es una combinación de mecanismos que realizan una función concreta.
Un mecanismo es un dispositivo que transforma el movimiento producido por un
elemento motriz en un movimiento deseado en la salida..
Según su función los mecanismos se pueden clasificar en:

Mecanismos de transmisión de movimiento. Transmiten el movimiento, la fuerza
y la potencia producidos por un elemento motriz (motor) a otro punto.
 Transmisión lineal
- Palanca
- Plano inclinado
- Polea
Polea fija
Polea móvil
Polipasto
 Transmisión circular
- Ruedas de fricción
- Sistemas de poleas con correa
- Engranajes
- Sistemas de engranajes con cadena
- Tornillo sin fin-rueda (Sinfín-piñón)

Mecanismos de transformación de movimiento. Transforman un movimiento
circular en uno rectilíneo, o viceversa.
 Transformación de movimiento circular en rectilíneo
- Piñón-cremallera
- Manivela-torno
- Tornillo-tuerca
 Transformación de movimiento circular en rectilíneo alternativo
- Biela-manivela
- Leva (leva-seguidor)
- Cigüeñal (cigüeñal-biela)
- Excéntrica (excentrica-biela)
2. MECANISMOS DE TRANSMISIÓN DE MOVIMIENTO
2.1 TRANSMISIÓN LINEAL
2.1.1 PALANCA
-1-
La palanca es una máquina simple que tiene como función transmitir una fuerza y un
desplazamiento. Está compuesta por una barra rígida que puede girar libremente
alrededor de un punto de apoyo llamado fulcro.
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.
(fig. 1)
Sobre la barra rígida que constituye una palanca hay que tener en cuenta los siguientes
conceptos:
POTENCIA (P ó F): es la fuerza que aplicamos voluntariamente con el fin de obtener
un resultado; ya sea manualmente o por medio de motores u otros mecanismos.
RESISTENCIA (R): es la fuerza que vencemos, ejercida sobre la palanca por el
cuerpo a mover. Su valor será equivalente, por el principio de acción y reacción, a la
fuerza transmitida por la palanca a dicho cuerpo.
FUERZA DE APOYO: es la ejercida por el fulcro sobre la palanca. Si no se
considera el peso de la barra, será siempre igual y opuesta a la suma de las
anteriores, manteniéndose la palanca sin desplazarse del punto de apoyo, sobre el
que rota libremente.
BRAZO DE POTENCIA (Bp ó a): la distancia entre el punto de aplicación de la
fuerza de potencia y el punto de apoyo.
BRAZO DE RESISTENCIA (Br ó b): distancia entre la fuerza de resistencia y el
punto de apoyo.
Ley de la palanca
P x bp = R x b r
(Potencia por su brazo es igual a resistencia por el suyo).
-2-
b
b
Siendo P la potencia, R la resistencia, p y r las distancias medidas desde el fulcro
hasta los puntos de aplicación de P y R respectivamente, llamadas brazo de
potencia y brazo de resistencia.
TIPOS DE PALANCA
Las palancas se dividen en tres géneros, también llamados órdenes o clases,
dependiendo de la posición relativa de los puntos de aplicación de la potencia y de
la resistencia con respecto al fulcro (punto de apoyo). El principio de la palanca es válido
indistintamente del tipo que se trate, pero el efecto y la forma de uso de cada uno
cambian considerablemente.
Palanca de primera clase
En la palanca de primera clase, el fulcro se encuentra situado entre la potencia y
la resistencia. 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. Para que esto suceda, el brazo de potencia "a" ha de ser mayor que el brazo
de resistencia "b".
Cuando lo que se requiere es ampliar la velocidad transmitida a un objeto, o la distancia
recorrida por éste, se ha de situar el fulcro más próximo a la potencia, de manera
que "a" sea menor que "b".
Ejemplos de este tipo de palanca son el balancín, las tijeras, las tenazas, los alicates o
la catapulta (para ampliar la velocidad). En el cuerpo humano se encuentran varios
ejemplos de palancas de primer género, como el conjunto tríceps braquial - codo antebrazo.
Palanca de segunda clase
En la palanca de segunda clase, la resistencia se encuentra entre la potencia y
el fulcro. 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.
-3-
El punto de apoyo de los remos se encuentra en el agua.
Palanca de tercera clase
En la palanca de tercera clase, la potencia está entre la resistencia y el fulcro. Se
caracteriza en que la fuerza aplicada es mayor que la resultante; y se utiliza cuando se
requiere ampliar la velocidad transmitida a un objeto o la distancia recorrida por él.
Ejemplos de este tipo de palanca son el quitagrapas y la pinza de cejas; y en el cuerpo
humano, el conjunto codo - bíceps braquial - antebrazo, y la articulación
temporomandibular.
2.1.2 PLANO INCLINADO
El plano inclinado es una máquina
simple que consiste en una superficie
plana que forma un ángulo agudo con el
suelo y se utiliza para elevar cuerpos a
cierta altura.
Tiene la ventaja de necesitarse una
fuerza menor que la que se emplea si
levantamos dicho cuerpo verticalmente,
aunque a costa de aumentar la distancia
recorrida y vencer la fuerza de
rozamiento.
-4-
2.1.3 POLEAS
Una polea, es una máquina simple que sirve para transmitir una fuerza. Se trata de
una rueda, generalmente maciza y acanalada en su borde, que con el curso de una
cuerda o cable, que se hace pasar por el canal ("garganta"), se usa como elemento de
transmisión para cambiar la dirección del movimiento en máquinas y mecanismos.
Además, formando conjuntos —aparejos o polipastos— sirve para reducir la magnitud de
la fuerza necesaria para mover un peso.
TIPOS DE POLEAS
Polea fija ó simple
Se emplea para elevar pesos, consta de
una sola rueda por la que hacemos pasar
una cuerda. Se emplea para cambiar el
sentido de la fuerza haciendo más
cómodo el levantamiento de la carga,
entre otros motivos, porque nos
ayudamos del peso del cuerpo para
efectuar el esfuerzo, la fuerza que
tenemos que hacer es la misma al peso
que tenemos que levantar.
F=R
Una polea simple fija no produce una ventaja mecánica: la fuerza que debe aplicarse es la
misma que se habría requerido para levantar el objeto sin la
polea. La polea, sin embargo, permite aplicar la fuerza en
una dirección más conveniente.
Polea móvil
Una forma alternativa de utilizar la polea es fijarla a la
carga. Un extremo de la cuerda al soporte, tirando del otro
extremo para levantar a la polea y la carga.
La polea móvil produce una ventaja mecánica: la fuerza
necesaria para levantar la carga es justamente la mitad de
la fuerza que habría sido requerida para levantar la carga
sin la polea. Por el contrario, la longitud de la cuerda de la
que debe tirarse es el doble de la distancia que se desea
hacer subir a la carga.
-5-
Polipastos
En un polipasto, las poleas se distribuyen en dos grupos, uno fijo y uno móvil. En cada
grupo se instala un número arbitrario de poleas. La carga se une al grupo móvil.
Siendo "n" número de poleas móviles y "h" la longitud de cuerda recogida, se cumple:
F = R / 2n
2.2 TRANSMISIÓN CIRCULAR
SISTEMA DE POLEAS CON CORREA
Los sistemas de transmisión de poleas y correas se emplean para transmitir la potencia
mecánica proporcionada por el eje del motor entre dos ejes paralelos separados entre sí a
una cierta distancia
Este sistema se emplea cuando no se quiere transmitir grandes potencias de un eje a
otro. Su principal inconveniente se debe a que el resbalamiento de la correa sobre la
polea produce pérdidas considerables de potencia; sobre todo en el arranque. Para evitar
esto parcialmente se puede utilizar una correa dentada, que aumenta la sujeción.
Para evitar que las correas se
salgan de las poleas, será
necesario que las primeras se
mantengan lo suficientemente
tensas como para que sean
capaces de transmitir la
máxima potencia entre ejes
sin llegar a salirse ni
-6-
romperse. Si se consideran dos poleas de diámetros "Ø1" y "Ø2" que giran a una velocidad
"ω1" y "ω2" respectivamente, tal y como se indica en la figura, al estar ambas poleas
unidas entre sí por medio de una correa, las dos recorrerán el mismo arco, en el mismo
periodo de tiempo.
Ø1 * ω 1 = Ø2 * ω 2
O lo que es lo mismo:
ωct
ωcd
Øcd
Øct
Siempre va más rápido la polea más pequeña
.
El sentido de giro de ambos ejes es el mismo; si queremos que sea al contrario
tendremos que cruzar las correas.
TREN DE POLEAS
Se emplea cuando es necesario transmitir un movimiento giratorio entre dos ejes con una
gran reducción o aumento de la velocidad de giro sin tener que recurrir a diámetros
excesivamente grandes o pequeños.
El elemento principal de este mecanismo
es la polea doble, que consiste en dos
poleas de diámetros diferentes unidas
entre sí de manera que ambas giran
solidarias. Solamente las poleas situadas
sobre los ejes extremos (el conectado al
motor y el conectado a la carga) giran
solidarias con ellos.
-7-
2.2.3 ENGRANAJES
Se trata de uno de los mecanismos de
transmisión, conjuntamente con las
poleas, más antiguos que se conocen.
Este sistema posee grandes ventaja con
respecto a las correas y poleas:
reducción del espacio ocupado, relación
de transmisión más estable (no existe
posibilidad de resbalamiento), posibilidad
de cambios de velocidad automáticos y,
sobre todo, mayor capacidad de
transmisión de potencia. Sus
aplicaciones son muy numerosas, y son
de vital importancia en el mundo de la
mecánica en general y del sector del
automóvil en particular.
Se trata de un sistema reversible capaz
de transmitir potencia en ambos sentidos,
en el que no son necesarios elementos
intermedios como correas y cadenas
para transmitir el movimiento de un eje a
otro.
En un sistema de este tipo se le suele
llamar rueda al engranaje de mayor
diámetro y piñón al más pequeño.
Cuando el piñón mueve la rueda se tiene
un sistema reductor de velocidad,
mientras que cuando la rueda mueve el
piñón se trata de un sistema multiplicador
de velocidad. Obviamente, el hecho de
que una rueda tenga que engranar con
otra para poder transmitir potencia entre
dos ejes hace que el sentido de giro de
éstos sea distinto.
Engranajes rectos
Son engranajes cilíndricos de dientes
rectos y van alineados con el propio eje
de la rueda dentada. Se utilizan en
transmisiones de ejes paralelos formando
así lo que se conoce con el nombre de
trenes de engranajes, para más de dos
ruedas. Este hecho hace que sean unos
de los más utilizados, pues no en vano se
pueden encontrar en cualquier tipo de
máquina: relojes, juguetes, máquinas
herramientas, etc.
Si consideramos dos ruedas dentadas engranadas, de número de dientes "z1" y "z2" que
giran a una velocidad (r.p.m.) "ω1" y "ω2" respectivamente, se cumple:
-8-
ω1 x z1 = ω2 x z2
O lo que es lo mismo:
ωct
ωcd
zcd
zct
Siempre va más rápido el engranaje más pequeño
.
Tren de ruedas dentadas: Obedece al mismo planteamiento que la transmisión por
poleas
Engranaje loco: Este sistema de
transmisión (como el de ruedas de
fricción y la transmisión por correa)
invierte el sentido de giro de dos ejes
contiguos, cosa que podemos solucionar
fácilmente introduciendo una rueda
loca o engranaje loco que gira en un eje
intermedio.
2.2.4 SISTEMA DE ENGRANAJES CON CADENA
Mediante este sistema se consiguen transmitir potencias relativamente altas entre dos
ejes distantes entre sí, sin que exista apenas resbalamiento o desprendimiento entre las
dos ruedas de piñones y la cadena, que es el elemento de enlace que une ambas ruedas.
Quizás entre las muchas aplicaciones que usan este tipo de sistemas de transmisión, las
primeras que nos vienen a la mente son la de la bicicleta y la de la motocicleta, aunque
también se utilizan en otros muchos campos, sobre todo en el sector de la maquinaria
agrícola.
2.2.5 TORNILLO SIN FIN-RUEDA (SINFÍN-PIÑÓN)
Transmite un movimiento giratorio entre dos ejes que se cruzan perpendicularmente.
En este mecanismo, por cada vuelta completa del sinfín se obtiene solamente el avance
de un diente del piñón. Por tanto, si queremos que el piñón dé una vuelta completa, el
sinfín tiene que dar tantas vueltas como dientes tenga aquel, lo que proporciona una gran
reducción de velocidad y, consecuentemente, una gran ganancia mecánica.



Es muy lento.
IRREVERSIBLE
Entre ejes perpendiculares
-9-
Este mecanismo es especialmente apreciado debido a las altas reducciones de velocidad
que permite conseguir (superiores a 60:1). A esto hemos de añadir su capacidad para
trabajar con ejes a 90º, su pequeño tamaño en relación a la potencia que puede transmitir
y su funcionamiento silencioso.
3. MECANISMOS DE TRANSFORMACIÓN DE MOVIMIENTO
3.1 TRANSFORMACIÓN DE MOVIMIENTO CIRCULAR EN RECTILÍNEO
3.1.1 PIÑÓN-CREMALLERA
El sistema está formado por un piñón (rueda dentada) que engrana perfectamente en
una cremallera (barra dentada).
Cuando el piñón gira, sus dientes empujan los de la cremallera, provocando el
desplazamiento lineal de ésta. Si lo que se mueve es la cremallera, sus dientes empujan a
los del piñón consiguiendo que este gire y obteniendo en su eje un movimiento giratorio.
Este sistema permite convertir un movimiento giratorio en uno lineal continuo y 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..
- 10 -
3.1.2 MANIVELA-TORNO
Básicamente consiste en un cilindro horizontal (tambor) sobre el que se enrrolla (o
desenrrolla) una cuerda o cable cuando le transmitimos un movimiento giratorio a su eje.
Permite convertir un movimiento giratorio
en uno lineal continuo, o viceversa.
Este mecanismo se emplea para la
tracción o elevación de cargas por medio
de una cuerda.
Como aplicación lo obtenemos de un
movimiento lineal a partir de uno
giratorio en: grúas (accionado por un
motor eléctrico en vez de una manivela),
barcos (para recoger las redes de pesca,
izar o arriar velas, levar anclas...), pozos
de agua (elevar el cubo desde el fondo),
elevalunas de los automóviles...
También para obtener un movimiento
giratorio a partir de uno lineal en:
peonzas (trompos), arranque de motores
fuera-borda, accionamiento de juguetes
sonoros para bebés...
3.1.3 TORNILLO-TUERCA
El sistema tornillo-tuerca presenta una ventaja muy grande respecto a otros sistemas de
conversión de movimiento giratorio en longitudinal: por cada vuelta del tornillo la tuerca
solamente avanza la distancia que tiene de separación entre filetes (paso de rosca) por lo
que la fuerza de apriete (longitudinal) es muy grande.
Por otro lado, presenta el inconveniente
de que el sistema no es reversible (no
podemos
aplicarle
un
movimiento
longitudinal y obtener uno giratorio).
El
sistema tornillo-tuerca como
mecanismo de desplazamiento se
emplea en multitud de máquinas
pudiendo ofrecer servicio tanto en
sistemas que requieran de gran precisión
de movimiento (balanzas, tornillos
micrométricos, transductores de posición,
posicionadores...) como en sistemas de
baja precisión.
Aunque la mayor parte de los sistemas
tornillo-tuerca se fabrican en acero,
también
los
podemos
encontrar
- 11 -
fabricados en otros metales (bronce,
latón, cobre, níquel, aceros inoxidables y
aluminio) y en plásticos (nylon, teflón,
polietileno, PVC...), todo ello dependerá
de sus condiciones de funcionamiento.
3.2 TRANSFORMACIÓN DE MOVIMIENTO CIRCULAR EN RECTILÍNEO
ALTERNATIVO
3.2.1 BIELA-MANIVELA
Es un mecanismo compuesto por dos barras articuladas de forma que una (manivela) gira
y la otra (biela) se desliza por una guía.
Cuando tenemos que transformar movimiento giratorio en alternativo, el eje de la
manivela es el elemento motriz y el pie de biela se conecta al elemento resistente
(potencia útil). Esto hace que la fuerza aplicada al eje se reduzca en proporción inversa a
la longitud de la manivela, por lo que cuanto mayor sea la manivela menor será la
fuerza que aparece en su empuñadura y consecuentemente en el pie de la biela.
3.2.2 LEVA (LEVA-SEGUIDOR)
Permite obtener un movimiento lineal alternativo, o uno oscilante, a partir de uno giratorio;
pero no nos permite obtener el giratorio a partir de uno lineal alternativo (o de uno
oscilante). Es un mecanismo no reversible.
Este mecanismo se emplea en: motores de automóviles (para la apertura y cierre de las
válvulas), programadores de lavadoras (para la apertura y cierre de los circuitos que
gobiernan su funcionamiento), carretes de pesca (mecanismo de avance-retroceso del
carrete), cortapelos, depiladoras, cerraduras...
- 12 -
3.2.3 CIGÜEÑAL (CIGÜEÑAL-BIELA)
Permite conseguir que varias bielas se muevan de forma sincronizada con movimiento
lineal alternativo a partir del giratorio que se imprime al eje del cigüeñal, o viceversa.
Este mecanismo se emplea para la sincronización de acciones a partir de un movimiento
giratorio; se puede encontrar en el accionamiento secuencial de
interruptores, juguetes, limpiaparabrisas.
3.2.4 EXCÉNTRICA (EXCÉNTRICA-BIELA)
Este mecanismo emplea, al menos, una excéntrica (o una manivela ), una biela y
una palanca colocados sobre un soporte único y conectados de la forma siguiente:
(a)
(b)
Permite obtener un movimiento giratorio continuo a partir de uno oscilante (a), o también,
obtener un movimiento oscilante a partir de uno giratorio continuo (b).
Se puede encontrar en las máquinas de coser (para obtener el movimiento giratorio
necesario en la máquina a partir del oscilante del pie), en los limpiaparabrisas de los
automóviles...
- 13 -
ACTIVIDADES
NOMBRE: ..................................................................................... CURSO: ................
A. TRANSMISIÓN LINEAL
Calcular el momento de una fuerza de 125 kgf, respecto de un punto situado a 37 cm.
Respuesta: 46,25 kgm
PALANCA
1) Un pescador tiene un encuentro muy desafortunado con un gran escualo mientras pescaba con su
caña. La barca es de remos y puede ajustar la longitud de pala que puede entrar en el agua. Aquí
tenemos un tipo de palanca
Para una salida apresurada,¿ que debería hacer el pescador?.
a) Entrar la pala lo máximo posible
b) Sacar la pala lo máximo posible
c) Quedar el remo de tal forma que el punto de apoyo divida al remo en dos partes iguales
d) Utilizar un solo remo
d) Sacar el remo de la abrazadera de sujeción y liarse a palos con el escualo
- 14 -
2) Unas tijeras de podar puede cortar grandes ramas de árboles sin ejercer demasiada fuerza. ¿ A
qué crees que se debe la facilidad con la que el agricultor puede cortar las ramas?.
a) las hojas de las cuchillas tienen vanadio.
b) La distancia del punto de apoyo a la fuerza ejercida es corta
c) La distancia de la resistencia al punto de apoyo es corta
d) La distancia del punto de apoyo a la resistencia es mucho menor que la distancia del punto
de apoyo a la fuerza
3) Tenemos que levantar una carga de 2000 Kg. y para ello empleamos una palanca de hierro de
longitud 2 metros. Calcula la distancia máxima para poner el punto de apoyo si la fuerza que
ejercemos en el extremo de la palanca es 50 Kg.
a) 4,87 cm
b) 48 cm
c) 10 cm
d) 1 cm
4) Una carretilla está cargada con un peso de 200 Kg. Si la longitud que hay entre la rueda y el
mango es 1 metro y la distancia desde la carga a la rueda es 50 cm, la fuerza que debemos hacer en
cada mango para levantar la carretilla es:
a) 100 Kg.
b) 50 Kg.
c) 250 Kg.
d) 150 Kg.
5) Determinar la intensidad de la fuerza F4 según los datos del gráfico.
Respuesta: 16,42 kgf
- 15 -
6) En la figura, se esquematiza una barra cilíndrica de 3,5 m de largo y 10 kgf de peso (aplicada en
un punto medio), está apoyada en uno de sus extremos. Se le aplica la fuerza F1 = 48 kgf en el otro
extremo y la fuerza F2 = 15 kgf a 2,7 m del apoyo. ¿A qué distancia debe aplicarse la fuerza F3 = 50
kgf (con sentido igual a F2), para que la barra esté en equilibrio?
Respuesta: 2,9 m
7) Con los datos del croquis, indica a qué distancia estará la fuerza F2. ("p" está a 1,5 m).
Respuesta: 1,517 m
8) Calcular el valor de la potencia aplicada a una palanca, cuyos brazos de potencia y resistencia,
son respectivamente, 1,20 m y 30 cm, siendo la resistencia de 80 N, ¿de qué género es la palanca?.
Respuesta: 20N
9) Un señor emplea una caña de pescar de 2 m de longitud. ¿Qué fuerza aplica para mantener en
equilibrio la pieza lograda, si pesa 50 kgf y toma la caña 1,20 m del apoyo?.
Respuesta: 83,33 kgf
10) Calcular la fuerza que equilibrará una palanca de 3 m de largo, apoyada a 2,4 m de la misma, si
en el otro extremo se ha colocado un peso de 200 kgf.
Respuesta: 50 kgf
11) Calcular a que distancia de una potencia de 60 kgf estará apoyada una barra rígida de hierro,
para equilibrar un cajón de 300 kgf que está a 0,75 m del apoyo.
Respuesta: 3,75 m
- 16 -
12) Un minero necesita levantar una roca que pesa 400 kg (fuerza) con una palanca cuyo brazo de
palanca (a) mide 3 m, y el de resistencia (b) 70 cm, qué fuerza se necesita aplicar para mover la
roca?
Respuesta: 93,3 kgf
13) Qué longitud tiene el brazo de palanca (a) de una carretilla, si al aplicarle una fuerza de 4 kgf
levanta una carga de 20 kgf de arena (R) y su brazo de palanca mide 0.20 m?
Respuesta: 1 m.
14) La fuerza (F) que se aplica a unas cizallas es de 20 N, siendo su brazo de palanca (a) de 60 cm.
Cuál será la resistencia de una lámina si se encuentra a 20 cm (b) del punto de apoyo?
Respuesta: 60 N
15) En los extremos de una palanca de primer género penden dos pesos de 40 N y 120 N
respectivamente. ¿Dónde se encuentra el punto de apoyo, si la palanca mide 60 cm y está
equilibrada?
Respuesta: 45 cm y 15 cm
16) Una palanca de segundo género tiene a 30 cm del fulcro, una resistencia de 100 N. ¿Qué
longitud debe tener la palanca si la fuerza motriz que establece el equilibrio es 64 N?
Respuesta: 46,87 cm
17) Una carretilla (carrucha) está cargada con 100 N, como indica la figura. Calcular:
a) La fuerza ejercida por el piso sobre la rueda
b) La fuerza F para sostenerla.
a/3
a
Respuesta: 75 N y 25 N
18) Una persona ejerce una fuerza de 800 N hacia abajo, sobre el extremo de una palanca de 2m de
largo. Si el punto de apoyo está a 0,4 m del otro extremo y la palanca es de primer género, calcular
el peso que puede sostenerse de esta manera.
Respuesta: 3200 N
- 17 -
19) En una palanca de segundo género se aplica una fuerza motriz de 12 Kp. Si ésta tiene un brazo
de 2m., calcular el brazo de la resistencia, si ésta vale 15 Kp.
Respuesta: 1,6m
20) Una palanca de tercer género tiene una longitud de 0,5 m. Si la resistencia es 300 N, calcular el
brazo de la fuerza si esta vale 600N.
Respuesta: 0,25m
21) Se tiene una palanca de primer género de 24m de longitud. Si la resistencia de carga es 100 N y
la fuerza motriz es 300 N, calcular los brazos de P y R. ¿Cuál es la ventaja mecánica?
Respuesta: 16m, 8m. VM= 1/3
PLANO INCLINADO
1) Se levanta un cuerpo de 200 kgf mediante un plano inclinado de 2,8 m de largo y 1,5 m de altura.
El extremo de la cuerda que sube el cuerpo, se adapta a un torno, cuya manivela es de 0,8 m y el
radio del torno es de 0,2 m. ¿Cuál es la potencia aplicada al torno, para mantener el sistema en
equilibrio?
Respuesta: 26,75 kgf
2) Qué fuerza necesita aplicar un individuo para subir un barril que pesa 150 N a un camión por un
plano inclinado de 3 m de longitud, colocado a una altura de 1.50 m?
Respuesta: 75 N
POLEAS
1) Tenemos una sola polea fija que utilizamos para subir una caja muy simpática. Si la caja pesa 20
Kg. La fuerza empleada para subirla es de?
a) sube sola por acción de la polea
b) 5 Kg.
c) 10 Kg.
d) 20 Kg.
- 18 -
2) un cuerpo de 200 kgf se levanta mediante un polipasto de 3 poleas móviles. ¿Cuál es el valor de
la potencia?
Respuesta: 25 kgf
3) Un cuerpo es sostenido mediante un polipasto de 5 poleas móviles. Si la potencia aplicada es de
60 N, ¿cuál es el peso del cuerpo?
Respuesta: 1.920 N
4) Mediante un polipasto encadenado de 4 poleas, se equilibra un cuerpo de 500 kgf. ¿Cuál es la
potencia aplicada?
Respuesta: 62,5 kgf
5) En un polipasto de 4 poleas móviles, se aplica una fuerza de 30 N para mantener el sistema en
equilibrio, se desea saber cuál es el valor de la resistencia.
Respuesta: 480 N
6) En los extremos de una soga, que está sobre una polea fija, se han colocado dos cargas de 5 kgf y
7 kgf. Si el radio de la polea es de 12 cm, ¿cuál es el momento que hace girar la polea?
Respuesta: 0,24 kgm
7) No podemos engañar a la física y todos los principios se deben conservar. El la imagen que
aparece en la parte inferior, se representa un sistema de poleas fijas y móviles. Podemos olvidarnos
de las fórmulas si razonamos sobre esta figura. Podemos destacar en ella que:
Recuerda: - Longitud de tiro L = s = h x 2n
- "n" nº de poleas móviles.
- 19 -
a) La distancia que recorre el peso es siempre menor en todo sistema de poleas
b) En un sistema de poleas ideal ( sin perdidas de calor en las ruedas, peso de poleas nulo,
deformación de cuerdas, etc ) el trabajo es conservativo
c) La fuerza que se aplica en la cuerda siempre es 25 Kg.
d) Por cada polea, el peso se reduce por dos
8) La siguiente figura representa un sistema de poleas filas y móviles. Si la pieza verde tiene un
peso de 500 Kg., la fuerza que se debe aplicar en el extremo de la cuerda para poder levantar este
bloque es:
a) 125 Kg.
b) 250 Kg.
c) 500 Kg.
d) 100 Kg.
9) Calcular la potencia que es necesario aplicar a una polea fija, para levantar un peso de 80 kgf.
Respuesta: 80 kgf
10) ¿Qué potencia se aplicará para equilibrar una resistencia de 90 kgf, mediante una polea móvil?
Respuesta: 45 kgf
11) Qué fuerza se requiere para levantar una carga de 74 kgf, si se utiliza una polea móvil?
Respuesta:
12) Qué fuerza necesitará aplicar un individuo para cargar un muelle de 350 kgf, si utiliza un
polipasto de 3 poleas móviles?
- 20 -
Respuesta: 43,75 kgf
B. TRANSMISIÓN CIRCULAR
1) ¿Cómo se llaman los distintos sistemas de transmisión que aparecen a continuación? Une con
flechas.
- 21 -
A.
?
Sistema de poleas con correa
B.
?
Ruedas de fricción
C.
?
Tornillo sin fin
D.
?
Tren de engranajes
E.
?
Engranajes o ruedas dentadas
F.
?
Sistema de engranajes con cadena
G.
?
Tren de poleas con correa
- 22 -
2) Velocidad de giro (en r.p.m.) de una polea de 40 mm de diámetro que es arrastrada por otra de
120 mm de diámetro que gira a 300 r.p.m. ¿Cuál es la relación de transmisión? ¿Es sistema
multiplicador o reductor?
- 23 -
3) Calcula la velocidad del engranaje conducido de la figura sabiendo que z1= 25 dientes y z2= 45
dientes. La rueda motriz gira a 1.800 r.p.m. ¿Cuánto vale "i" (relación de transmisión)?
4) Un reloj tradicional está compuesto por varios tipos de ruedas dentadas, de forma que se ajustan
de tal forma que cuando una de las ruedas da una vuelta, produce el movimiento en el resto. En la
imagen de la figura, calcular a que velocidad gira la rueda ( 100 dientes ) si el piñón gira a 200
rpm y tiene 50 dientes.
a) 20 rpm
b) 200 rpm
c) 100 rpm
d) 1000 rpm
5) Estamos de paseo en bici con nuestros amigos y el camino toma una pendiente muy
pronunciada. ¿Que cambio debes hacer a tu bici para que puedas subir con la mayor facilidad?.
a)
b)
c)
d)
Ruedas pequeñas que muevan ruedas grandes
Ruedas grandes que muevan ruedas pequeñas
Un solo piñón que mueva una rueda con el mismo numero de dientes
Un solo piñón que mueva una rueda muy pequeña
6) Un tornillo sinfín mueve una rueda de 30 dientes. Si el tornillo gira a 60 revoluciones por
segundo, la rueda gira a
- 24 -
a) 3600 rpm
b) 120 revoluciones por segundo
c) 120 rpm
d) 3600 revoluciones por segundo
7) Calcula la velocidad de rotación de la rueda dentada de la figura sabiendo que el número de
entradas del sin fin es de 1 y z2 = 40 dientes. El sin fin gira a 4.000 rpm
C. TRANSFORMACIÓN DE MOVIMIENTO CIRCULAR EN RECTILÍNEO
TORNO
1) Mediante un torno cuyo radio es de 12 cm y su manivela es de 60 cm, se levanta un balde que
pesa 3,5 kgf, cargado con 12 l de agua. ¿Cuál es la potencia aplicada?
Respuesta: 3,1 kgf
2) Se levanta un cuerpo con un torno de 20 cm de radio, al cual se aplica 40 kgf. ¿Cuál será el peso
del cuerpo si la manivela es de 80 cm?
Respuesta: 160 kgf
3) Sobre un cilindro de 30 cm de diámetro (que puede girar en torno a un eje), está arrollada una
soga. Si se le aplica una fuerza de 1,8 kgf, ¿cuál es el valor del momento que hace girar el cilindro?
Respuesta: 0,27 kgf
4) Calcular el peso de un cuerpo suspendido de la soga de un torno de 18 cm de radio y un manivela
de 45 cm de longitud, equilibrado mediante una fuerza de 60 kgf.
Respuesta: 150 kgf
5) ¿Cuál será la longitud de la manivela de un torno que, para equilibrar un peso de 150 kgf, es
necesario aplicar una fuerza de 40 kgf?. El radio del cilindro es de 20 cm.
Respuesta: 75 cm
6) Qué fuerza se necesita aplicar a un torno, si el radio del cilindro es de 7 cm y el que describe la
manivela es de 25 cm, siendo la carga es de 250 kgf?
Respuesta: 70 kgf
- 25 -
7) Calcula el radio del torno (r) para que se pueda subir una carga de 50 kgf de peso, si la longitud
de la manivela es de 30 cm y la fuerza ejercida sobre la manivela es de 245 N.
8) En un sistema de piñón y cremallera como el de la figura (4 mm de paso) se sabe que la
velocidad de avance de la cremallera es de 0,1 m/s cuando la rueda gira a 50 r.p.m. Calcula el
número de dientes del engranaje.
9) Los trenes tradicionales se movían gracias a la potencia de una máquina de vapor. La tracción se
realizaba a la rueda mediante un sistema de
a) poleas-correas
b) Biela-manivela
c) Leva-seguidor
d) Conjunto de ruedas dentadas
- 26 -