Unidad Educativa Santa Mariana de Jess

UNIDAD EDUCATIVA SANTA MARIANA DE JESS

CONSTRUCCION Y APLICACIN DE LAS MQUINAS SIMPLES EN LA VIDA DIARIA

Trabajo de monografa previo a la obtencin del ttulo de Bachiller General Unificado

AUTORAS:Natalia Paola Gordillo GrandaThais del Cisne Fajardo AzanzaThala Gabriela Padilla Rosario

DIRECTOR Dr. Jimmy Handel Tandazo Arias.

Loja Ecuador 2014-2015

CERTIFICACIN

Dr. Jimmy Handel Tandazo Arias en calidad de director de la monografa CONSTRUCCION Y APLICACIN DE LAS MQUINAS SIMPLES EN LA VIDA DIARIA, desarrollado por las Seoritas, Natalia Paola Gordillo Granda, Thais del Cisne Fajardo Azanza, Thala Gabriela Padilla Rosario considero que dicho informe investigativo, rene los requisitos tcnicos, cientficos y reglamentarios, por lo que autorizamos la presentacin del mismo ante el organismo pertinente de la Unidad Educativa Santa Mariana de Jess.

Dr. Jimmy Handel Tandazo AriasDIRECTOR DE MONOGRAFIA

AUTORALos criterios, ideas expuestas de manifest en el presente trabajo son de exclusiva responsabilidad de las autoras.

Loja, Marzo del 2015

Natalia Paola Gordillo Granda .

Thais del Cisne Fajardo Azanza .

Thala Gabriela Padilla Rosario .

DEDICATORIAEste trabajo de monografa, se lo dedicamos primeramente a Dios, que nos ha dado la fortaleza para poder finalizar con el mismo, a nuestros padres quienes nos han brindado un apoyo incondicional, ya que han sido una gran motivacin para nosotras.

Natalia Paola Gordillo Granda .

Thala Gabriela Padilla Rosario .

Thais del Cisne Fajardo Azanza .

AGRADECIMIENTOEn primer lugar agradecemos a Dios por guiarnos y estar junto a nosotros en cada paso que hemos dado, agradecemos tambin a nuestros padres, por su incondicional apoyo. De manera especial a nuestro director de monografa, Dr. Jimmy Tandazo Arias por su apoyo, quien con sus conocimientos y su experiencia, contribuyo para la finalizacin del mismo.

INDICE CAPTULO I91. CUERPOS EN EQUILIBRIO101.1Esttica:101.3Condiciones de Equilibrio de una partcula111.4Condiciones de equilibrio de un cuerpo lquido12 CAPITULO II........13 2. MQUINAS SIMPLES152.1 Caractersticas Mquinas Simples16 CAPITULO III....163.CLASIFICACIN DE LAS MAQUINAS SIMPLES183.1 PALANCA20 3.1.1 Tipos de palanca.......20 3.1.1.1 Palanca de primero tipo o grado.20 3.1.1.2 Palanca de segundo tipo o grado....22 3.1.1.3 Palanca de tercer tipo o grado.23 3.2 POLEA.243.3 PLANO INCLINADO283.4 TORNO30 CAPITULO IV.....29 4. USOS DE LAS MQUINAS SIMPLES EN LA VIDA DIARIA324.1 PALANCA324.2 POLEAS34

4.3 PLANO INCLINADO364.4 TORNO375.CONCLUSIONES386.RECOMENDACIONES397.BIBLIOGRAFA408.ANEXOS41 8.1 Manual.39 8.2 Instrucciones de uso.43

RESUMNLa siguiente monografa con el tema CONSTRUCCION Y APLICACIN DE LAS MQUINAS SIMPLES EN LA VIDA DIARIA, que tiene como objetivo general la construccin de modelos a escala, de las cuatro diferentes maquinas simples, para as demostrar la intervencin en la vida diaria, y que tiene como objetivos especficos: el anlisis de cada una de las maquinas simples, y la debida verificacin de sus usos. En el primer captulo hablamos sobre el equilibrio el cual nos indica que; Un cuerpo est en equilibrio cuando no tiene movimiento de translacin ni de rotacin. Para que un cuerpo este en equilibrio debe cumplir dos condiciones: que no se traslade y que no se gire. En el segundo captulo damos a conocer que una mquina simple sirve para transmitir e incrementar el efecto de una fuerza al mover un objeto y as disminuir el esfuerzo con que se realiza, se cumple la ley de la conservacin de la energa: La energa ni se crea ni se destruye; solamente se transforma.En el tercer captulo presentamos la clasificacin de las maquinas simples las cuales son: Palanca; cuyo objetivo es incrementar el efecto de una fuerza o cambiar su direccin. Polea; sirve para trasmitir fuerza y desplazamiento, reduce la magnitud de la fuerza necesaria para mover un peso. Plano inclinado; se utiliza para elevar cuerpos a cierta altura. Torno; permiten mecanizar, cortar, fisurar piezas de forma geomtrica por revolucin. En el cuarto captulo demostramos para que sirve y como es el uso de las diferentes maquinas simples; palanca, polea, plano inclinado y torno.

Captulo ICuerpos en Equilibrio

1. CUERPOS EN EQUILIBRIO

1.1 Esttica: Es la ciencia que estudia salidos en equilibrio.Un cuerpo en equilibrio no posee aceleracin y puede estar: Reposo V=0 MRU (Movimiento Rectilneo Uniforme) V= constante (igual)

1.2 Clases de equilibrio: Equilibrio Constante o estable

Equilibrio Inestable

Equilibrio Indiferente

1.3 Condiciones de Equilibrio de una partcula

1.3.1 Partcula: Cuerpo pequeo en comparacin de un plano de referencia. 1. La sumatoria de fuerzas que actan sobre el cuerpo es igual a cero.2. La sumatoria de los componentes de las fuerzas que actan sobre cuerpos iguales a cero.3. 1.3.2 Tensin: Estado en el que se encuentra un cuerpo sometido a la accin de fuerzas opuestas.

Determinacin de Tensiones

1.4 Condiciones de equilibrio de un cuerpo lquido 1.F= 0 Sumatoria de fuerza = 0 2.M= 0 Sumatoria de momentos = 0

1.4.1 Momento de fuerza Fuerza aplicada a cierta distancia de un eje de giro produce rotacin. M: f.d (f.d) trabajo Unidades Absolutas:

MRS: M(N.M) CGS: M(dina.cm) PLS: M (poundal.pie) Unidades Gravitacionales:

MKS: M(kp.m) CGS: M (gr.cm) PLS: M (lib.pie)

1.4.2 Cupla o par de fuerzas: Dos fuerzas con el mismo modulo, misma direccin, sentido contrario y separado. 1.4.3 Modulo: valor numrico.

Captulo IIMquinas Simples

2. MQUINAS SIMPLES

La maquinaria simple es un implemento muy til para realizar una gran cantidad de labores por su gran efectividad. Pero para qu sirve? El objetivo de ella es transmitir e incrementar el efecto de una fuerza al mover un objeto y as disminuir el esfuerzo con que se realiza.En una mquina simple se cumple la ley de la conservacin de la energa: La energa ni se crea ni se destruye; solamente se transforma.Todas las mquinas simples convierten una fuerza pequea en una grande, o viceversa. Algunas convierten tambin la direccin de la fuerza. La relacin entre la intensidad de la fuerza de entrada y la de salida es la ventaja mecnica.Se define como ventaja mecnica (VM) de una maquina simple la relacin que existe entre la fuerza resistente (r) y la potencia (p); dicha relacin se expresa matemticamente as:VM = resistencia/ potenciaEs posible que dispongamos slo de una pequea fuerza para producir el trabajo de entrada cuando necesitamos una fuerza mayor en la salida. As sucede con el gato de un automvil. Al accionar la varilla del gato podemos alzar el automvil que de otra manera sera bastante difcil de mover aunque, desde luego, tenemos que levantar y bajar muchas veces la varilla para levantar el automvil un poco.

2.1 CARACTERSTICAS MQUINAS SIMPLES

1. Conservacin Energa Trabajo fuerza aplicada = trabajo obtenido + trabajo obtenido2. Sin tomar en cuenta el razonamiento Trabajo de la fuerza aplicada = trabajo de la fuerza obtenida3. Ventaja Mecnica TericaVMT= P/FEn la prctica existe la VMR (Ventaja Mecnica Real)VMR< VMT4. Eficacia o Rendimiento E= VMP.100%/VMTE= Salida/Entrada = Trab. Salida/Trab. Entrada

Captulo IIIClasificacin de Mquinas Simples

3. CLASIFICACIN DE LAS MAQUINAS SIMPLES

Las mquinas simples suelen clasificarse en los siguientes tipos:3.1 Palancas

3.2 Poleas

3.3 Plano inclinado

3.4 Torno

3.1 PALANCA

Formula: Fd=Rr

Consiste en una barra recta que puede moverse alrededor de un punto de apoyo llamado fulcro. El objetivo de la palanca es incrementar el efecto de una fuerza o cambiar su direccin.Fuerzas actuantesSobre la barra rgida que constituye una palanca actan tres fuerzas:La potencia - P: es la fuerza que aplicamos voluntariamente con el fin de obtener un resultado; ya sea manualmente o por medio de motores u otros mecanismos.La resistencia - R: es la fuerza que vencemos, ejercida sobre la palanca por el cuerpo a mover. Su valor ser equivalente, por el principio de accin y reaccin, a la fuerza transmitida por la palanca a dicho cuerpo.

La fuerza de apoyo - A: es la ejercida por el fulcro sobre la palanca. Si no se considera el peso de la barra, ser siempre igual y opuesta a la suma de las anteriores, de tal forma de mantener la palanca sin desplazarse del punto de apoyo, sobre el que rota libremente.Otros elementos que deben considerar en el rendimiento de las maquinas son:Brazo de potencia - Bp: la distancia entre el punto de aplicacin de la fuerza de potencia y el punto de apoyo.Brazo de resistencia - Br: distancia entre la fuerza de resistencia y el punto de apoyo.3.1.1 Tipos de palancaDependiendo del dnde se ubique el punto de apoyo, podemos distinguir tres tipos de palancas3.1.1.1 Palanca de primero tipo o gradoAquellas que cuyo punto de apoyo esta entre la resistencia y la fuerza motriz. En este caso, si deseas levantar un objeto pesado con una palanca, debes empujar hacia abajo para que el objeto suba, es decir, el punto de apoyo se encuentra entre el objeto que se desea levantar y donde se aplica la fuerza.

Al utilizar una palanca de primer tipo para levantar un objeto, aplicas una fuerza en uno de los extremos de la barra, en tanto que el cuerpo que vas a levantar se encuentra al otro extremo. Ahora, la fuerza que t ejerces sobre uno de los extremos se denomina potencia (contrapeso), que es la responsable del giro de la palanca en torno al punto de apoyo lo que hace que la palanca se mueva.La fuerza que aparece en el extremo opuesto se denomina resistencia (carga), que es la que hay que vencer. El punto de apoyo est entre contrapeso o potencia y la resistencia. Dependiendo de la longitud de los brazos la fuerza ser mayor, menor o igual que la resistencia.Con esto se consigue que el brazo de potencia siempre ser mayor que el de resistencia (BP>BR) y, en consecuencia, la potencia menor que la carga (P).Ahora para que la palanca sea realmente efectiva, el punto de apoyo debe estar mucho ms cerca del cuerpo que se quiere levantar que del lugar donde se ejerce la fuerza o carga. As, aplicando una pequea fuerza en un amplio intervalo de distancia, se generar una gran fuerza de salida en un pequeo intervalo de distancia. Como ejemplos clsicos podemos citar la pata de cabra, el balancn, los alicates o la balanza romana.

3.1.1.2 Palanca de segundo tipo o gradoSe caracteriza porque la fuerza a vencer (resistencia) se encuentra entre el fulcro (punto de apoyo) y la fuerza a aplicar.Estas palancas tienen ventaja mecnica; es decir, aplicando poca fuerza se vence una gran resistencia. Con esto se consigue que el brazo de potencia siempre ser mayor que el de resistencia (BP>BR) y, en consecuencia, el contrapeso o potencia menor que la carga (P).Un buen ejemplo de esto lo constituyen las carretillas. En ellas, el punto de apoyo se encuentra en la rueda, y la fuerza se ejerce en los mangos, hacia arriba, para elevar la carga que est entre las ruedas y los mangos. Otros ejemplos son el cascanueces y la perforadora de hojas de papel.

3.1.1.3 Palanca de tercer tipo o grado:Son aquellas que tienen la fuerza motriz entre el punto de apoyo y la resistencia.

La carga (potencia) est entre el punto de apoyo y la resistencia.Estas palancas tienen desventaja mecnica; es decir, es necesario aplicar mucha fuerza para vencer poca resistencia. Con esto se consigue que el brazo de la resistencia siempre ser mayor que el de la potencia (BR>BP) y, en consecuencia, la potencia mayor que la carga (P>R).

3.2 POLEA

Las poleas son ruedas que tienen el permetro exterior diseado especialmente para facilitar el contacto con cuerdas o correas. La polea es una mquina simple que nos puede ayudar a subir pesos ahorrando esfuerzo.Partes de la poleaEn toda polea se distinguen tres partes: cuerpo, cubo y garganta.

El cuerpo es el elemento que une el cubo con la garganta. En algunos tipos de poleas est formado por radios o aspas para reducir peso y facilitar la ventilacin de las mquinas en las que se instalan.El cubo es la parte central que comprende el agujero, permite aumentar el grosor de la polea para aumentar su estabilidad sobre el eje. Suele incluir un chavetero que facilita la unin de la polea con el eje o rbol (para que ambos giren solidarios).La garganta (o canal) es la parte que entra en contacto con la cuerda o la correa y est especialmente diseada para conseguir el mayor agarre posible. La parte ms profunda recibe el nombre de llanta. Puede adoptar distintas formas (plana, semicircular, triangular...) pero la ms empleada hoy da es la trapezoidal.

Las poleas empleadas para traccin y elevacin de cargas tienen el permetro acanalado en forma de semicrculo (para alojar cuerdas), mientras que las empleadas para la transmisin de movimientos entre ejes suelen tenerlo trapezoidal o plano (en automocin tambin se emplean correas estriadas y dentadas).

3.2.1 Clasificacin de Poleas

3.2.1.1 Polea Fija (F=R)

Son aquellas cuyas armas se suspenden de un punto fijo (la estructura del edificio) y, por lo tanto, no sufren movimiento de traslacin alguno cuando se emplean.

3.2.2 Polea Mvil (F= R/2)

Son aquellas en las que un extremo de la cuerda se suspende de un punto fijo y que durante su funcionamiento se desplazan, en general, verticalmente.Cuando la polea obra independientemente se denomina "simple", mientras que cuando se encuentra reunida con otras formando un sistema recibe la denominacin de "combinada" o "compuesta".

3.3 PLANO INCLINADO

Formulas: F.l= R.h R= F.l/h

El plano inclinado es una superficie plana que forma con otra un ngulo muy agudo (mucho menor de 90). En la naturaleza aparece en forma de rampa, pero el ser humano lo ha adaptado a sus necesidades hacindolo mvil, como en el caso del hacha o del cuchillo.

El plano inclinado es el punto de partida de un nutrido grupo de operadores y mecanismos cuya utilidad tecnolgica es indiscutible. Sus principales aplicaciones son tres: rampa, tornillo, cua. Se emplea en forma de rampa para reducir el esfuerzo necesario para elevar una masa (carreteras, subir ganado a camiones, acceso a garajes subterrneos, escaleras).La rampa es un plano inclinado cuya utilidad se centra en dos aspectos: reducir el esfuerzo necesario para elevar un peso y dirigir el descenso de objetos o lquidos.

3.4 TORNO

Formula: F=P.r/R

Son mquinas simples que resultan de la aplicacin del plano inclinado. Un tornillo es un plano inclinado enroscado en espiral y cada una de las vueltas se llama rosca. Para que un tornillo entre en una superficie como una pared, hay que hacerlo girar muchas veces para avanzar un poco, sin embargo la fuerza que se necesita para dar cada vuelta es menor que la que se necesita para clavar el tornillo sin girarlo.

Se emplea para sujetar chapas (lavadoras, neveras, automviles) o piezas diversas (juguetes, ordenadores) sobre estructuras.

Captulo IV Uso de Mquinas Simples en la Vida Diaria

4. USOS DE LAS MQUINAS SIMPLES EN LA VIDA DIARIA

4.1 PALANCALas palancas tienen cientos de aplicaciones. Su funcin es amplificar una potencia para as vencer ms fcilmente una resistencia. Toda palanca utiliza un punto de apoyo llamado fulcro. En un cascanueces:

En una balanza:

En unas pinzas:

En una carretilla:

4.2 POLEAS

Las mquinas simples son dispositivos que se utilizan para dirigir o regular la accin de una fuerza y se usan normalmente para compensar una fuerza resistente o levantar un peso en condiciones ms favorables. Pueden servir para cambiar el punto de aplicacin de una fuerza, por ejemplo con una polea fija podemos subir algo desde el suelo, o bien realizar un mismo trabajo pero con una fuerza aplicada menor, caso de portar una carga en una carretilla o alzar un automvil con una gata hidrulica. Soga:

Alambre:

Correa

4.3 PLANO INCLINADO

Es todo plano que forma con la horizontal un ngulo menor a los 90. Mediante el plano inclinado se elevan a la altura deseada objetos que no podran izarse directamente sin emplear fuerzas muy superiores. Escaleras Elctricas:

Rampa:

4.4 TORNO

El empleo del tornillo como mecanismo simple (en ese caso tambin se denomina husillo o tornillo sin fin) aprovecha la ganancia mecnica del plano inclinado. Esta ganancia aumenta por la palanca que se suele ejercer al girar el cilindro, pero disminuye debido a las elevadas prdidas por rozamiento de los sistemas de tornillo. Sin embargo, las fuerzas de rozamiento hacen que los tornillos sean dispositivos de fijacin eficaces.

CONCLUSIONES

Como resultado del presente trabajo de monografia se determina las siguientes conclusiones: Las maquinas simples son un implemento muy til con un sin nmero de beneficios laborales debido a su gran efectividad. El hombre se ha proporcionado herramientas para facilitar su trabajo, con el fin de ahorrarse esfuerzos. Dichas maquinas han permitido al hombre realizar trabajos sin ningn tipo de riesgo ya que poseen una fuerza nica la cual beneficia.

RECOMENDACIONES

Recomendamos a la institucin tener el debido cuidado con las maquetas a escala, ya que son para beneficio de las estudiantes. Antes de dar uso a las maquetas recomendamos leer el manual para que as se conserven en buen estado.

BIBLIOGRAFA

http://www.taringa.net/post/apuntes-y-monografias/10104197/-Maquinas-simples-.htmlhttp://maquinas-simples-uso.blogspot.com/2013/03/maquinas-simples-y-su-uso.html?view=classichttp://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/1000/1151/html/14_el_equilibrio_de_los_cuerpos.htmlhttp://es.m.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_simplehttp://es.slideshare.net/wendycardona906/las-palancas-y-sus-usoshttp://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/material107/maquinas/maq_simple.htmhttp://www4.ujaen.es/~jamaroto/MAQUINAS.HTML

ANEXOS

8.1 Manual Nmero de Piezas de las Maquetas a Escala

1. 2 bases triangulares , pequeas2. 4 barras de soporte3. 1 rodillo indicador 4. 4 cncavos 5. 1 brazo de balanza (palanca) con 2 pasadores6. 2 platillos de balanza 7. 2 correderas para los sistemas de poleas y plano inclinado 8. 1 carro 9. 4 esferas de acero 10. 1 brazo de acero11. 2 bases rectangulares (plano inclinado) 12. 3 poleas

Descripcin de las distintas piezas 1. La base triangular Se ha adoptado por ser una pieza de montaje probado. Cuenta con una sola perforacin donde se encuentra un tornillo para que se puedan situar las diferentes barras de soporte.

2. Barras de soporte Estn provistas de una perforacin de modo que pueda unirse a la base triangular.

3. Rodillo indicar El rodillo cuya longitud es muy larga respecto a su dimetro y que mantenindose fijas permiten el desplazamiento de objetos sobre ellas. Laruedasiempre tiene que ir acompaada de unejecilndrico (que gua su movimiento giratorio) y de unsoporte(que mantiene al eje en su posicin).

4. Aros con ganchoLa utilizamos para fijar a una barra de soporte. Sirve para asegurar el extremo de cuerdas (palanca).

5. Brazo de balanza Est provisto de pasadores mviles que permiten colgar cuerpos en cualquier punto del mismo. Al hacerlo hay que tomar en cuenta el peso del pasador debe sumarse al peso del cuerpo que se cuelga las perforaciones sirven como marcas de medicin, pero puedes ser empleados tambin como puntos fijos para colgar cuerpos con la ayuda de los ganchos en S. Al montar la balanza se corren los pasadores para tarar hasta que la balanza este en equilibrio.

6. Platillos de balanza Se cuelgan en el brazo de la balanza con la ayuda de los ganchos S.

7. Correderas para los sistemas de poleasSirve para introducir las cuerdas del mismo.

8. El carro Est provisto para colocar la pieza de madera o los cuerpos de gancho.9. Esferas de acero Tienes el mismo tamao, lo que permite muchas posibilidades de empleo.

10. Brazo de aceroPermite dar movilidad al rodillo para as dar lugar a la funcin del torno.

11. Bases rectangulares Dos bases rectangulares unidas mediante dos bisagras para dar formacin al plano inclinado.

8.2 INSTRUCCIONES DE USO 8.2.1 Palanca

Se ubica la base triangular en una superficie plana, seguidamente se enrosca con la barra de soporte, procurando quede firme. Se sujeta el brazo de balanza en la parte superior de la barra de soporte con la ayuda de un perno, asegurado por la aldaba y la tuerca.Dependiendo de cmo la quiera usar se pude ubicar los platillos de balanza en cualquiera de los cuatro cncavos procurando ubicar uno en cada lado, de acuerdo al peso que se le ponga, se demostrara su equilibrio, para esto utilizamos las esferas de acero.

8.2.2 Polea

Se ubica la base triangular en una superficie plana, seguidamente se enrosca con la barra de soporte la cual en la parte superior tiene adherida una polea, para demostrar su funcin pasamos el cordn de un metro, en el cual se fija un determinado peso.

8.2.3 Plano Inclinado

Las bases rectangulares que forman el plano inclinado se las ubica en una superficie plana, separndolas una de otra por medio de un taco de madera para regular su nivel, en la base superior donde se encuentra fijada una polea pasamos el cordn de un metro en el cual se encuentra sujeto un carrito, demostrando as su funcionamiento.

8.2.4 Torno

Ubicamos la base rectangular en una superficie plana, en la cual ya estn fijas las barras de soporte que contienen un rodillo indicador, el cual gracias al brazo de acero se puede movilizar.En el rodillo indicador se debe enrollar el cordn de dos metros y en el extremo que quede libre se debe colocar el peso.

4.5 Fotografas

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