Intitución Educativa Normal Superior Santiago De Cali 7-3 Danna Juliana Prado Quintero Ferney Salazar
martes, 3 de septiembre de 2013
LA FUERZA DEL HOMBRE
Desde tiempos muy remotos el hombre ha buscado la manera de resolver los problemas que se le presentan. La caza, la pesca y la recolección de frutas y legumbres fueron actividades necesarias para sobrevivir y para realizarlas con mayor eficiencia fue necesario el empleo de diversos utensilios. Descubrieron que con una rama doblada y sujeta de sus extremos por una cuerda estirada, podían lanzar una flecha a gran distancia Los primeros utensilios fueron objetos como lanzas, arcos, flechas, hachas, cuchillos, etcétera.
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El cobre, que se encuentra puro en la naturaleza, fue el primer metal que usaron los seres humanos. Gracias al fuego, descubrieron otros metales, como el hierro, que se desprendía de algunas piedras al calentarlas. Este fue un hallazgo muy importante. El hierro, material resistente, brillante, forjable y duradero, comenzó a sustituir a la piedra y a la madera de sus herramientas. Con el tiempo, se convirtió en el elemento más importante para construir utensilios.
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Cuando se dieron cuenta de que el arco, las ruedas y las palancas les ayudaban a mover más fácilmente las cosas, se inició el uso de las máquinas. En las comunidades primitivas, los humanos se agrupaban para cazar y hacer actividades cada vez más complicadas con ayuda de las máquinas simples. Se dividían el trabajo y los beneficios obtenidos eran para todos. Al organizarse, desarrollaron el lenguaje, lo que les sirvió para comunicarse mejor.
Fue entonces cuando los grupos humanos inventaron máquinas simples, que funcionan como extensión de sus manos, uñas y dientes: rocas afiladas, como cuchillos, instrumentos de madera para cavar, arpones con puntas agudas de hueso y muchas otras. En estos instrumentos, la energía es proporcionada por los músculos de la persona que los utilizó; la fuerza que debe aplicar para realizar un trabajo físico es menor, si emplea sus máquinas rudimentarias que si no lo hace.
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El uso de estas herramientas permitió el desarrollo de la caza y la pesca y, como consecuencia, fue posible obtener una alimentación más variada.
Una máquina es un instrumento o aparato capaz de realizar trabajo. Las máquinas simples requieren de la participación del ser humano, mientras están funcionando.
Cuando el hombre descubrió que las cuñas, los arcos, las ruedas y las palancas facilitaban su trabajo se inició el uso de las máquinas, primero fueron simples, posteriormente éstas se combinaron para facilitar diversas tareas. Prácticamente todos los utensilios que el hombre ha usado y usa se basan en estos tipos básicos llamados máquinas simples.
Máquinas Simples
máquinas simples: los aparatos que se utilizan comúnmente para obtener una fuerza grande aplicando una fuerza pequeña.
En las máquinas simples se distingue siempre :
La potencia que es la fuerza aplicada y se simboliza por P
La Resistencia es la fuerza que se debe vencer, y se representa por R
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Las máquinas simples se usan, normalmente, para compensar una fuerza resistente o levantar un peso en condiciones más favorables. Es decir, realizar un mismo trabajo con una fuerza aplicada menor. Esta ventaja mecánica comporta tener que aplicar la fuerza a lo largo de un recorrido (lineal o angular) mayor. Además, hay que aumentar la velocidad para mantener la misma potencia.
La máquina se diseña para conseguir que las fuerzas aplicadas sean las deseadas, en consonancia con la fuerza resistente a compensar o el peso de la carga. Una máquina es un instrumento que hace más fácil el trabajo. Se hace un trabajo cuando una fuerza mueve un objeto. Las máquinas hacen más fácil que las fuerzas muevan los objetos. Una máquina simple es una máquina con pocas o ninguna parte móvil.
Una palanca es un ejemplo de máquina simple. Una palanca es una barra que se mueve sobre un punto fijo. Todas las palancas tienen tres partes: la carga, el punto de apoyo y la fuerza. La fuerza es el empuje o la atracción que mueve la palanca. El punto de apoyo es el punto sobre el que gira la palanca. La carga es el objeto que se mueve.
El mundo está lleno de palancas y cada una tiene una estructura diferente. La fuerza, el punto de apoyo y la carga pueden cambiar de posición. Unas veces el punto de apoyo está en el centro y otras, en un extremo.
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Otro tipo de máquina simple es el torno. Esta máquina simple tiene un cilindro que gira sobre una barra. Esa barra se llama eje. El torno varía la intensidad de una fuerza giratoria para hacer más fácil el trabajo. El cilindro hace un recorrido mayor que el eje.
Otra máquina simple es la polea. Una polea es una máquina simple que consta de una rueda y una cuerda y que sirve para levantar cargas. Ciertas poleas hacen más fácil el trabajo cambiando sólo la dirección de la fuerza. Otras poleas hacen más fácil el trabajo variando la intensidad de la fuerza.
POLEA
La polea es un dispositivo mecánico de tracción o elevación, formado por una rueda (también denominada roldana) montada en un eje, con una cuerda que rodea la circunferencia de la rueda.
Las grúas más simples con una sola rueda de poleas fueron inventadas hace unos 3.000 años, y las poleas compuestas con varias ruedas hacia el año 400 a.C. Se dice que Arquímides inventó la polea compuesta y fue capaz de levantar un barco y llevarlo a la costa.
Imagina que quieres levantar algo muy pesado y no tienes suficiente fuerza en tus músculos para hacerlo…¿cómo lo solucionarías?.
“Si queremos mover cualquier peso, atamos una cuerda a este peso y…tiramos de la cuerda hasta que lo levantamos. Para esto se necesita una fuerza igual al peso que deseamos levantar. Sin embargo, si desatamos la cuerda del peso y atamos un extremo en una sólida viga, pasamos el otro extremo por una polea que vaya sujeta al centro del peso, y tiramos de la cuerda, moveremos más fácilmente el peso.”
Este relato del siglo III es una de las descripciones más antiguas y más claras de la diferencia entre polea fija y una polea movible.
La polea fija son aquellas que no cambian de sitio, solamente giran alrededor de su propio eje. Se usa, por ejemplo, para subir objetos a los edificios o sacar agua de los pozos. Una polea fija puede ser considerada como una palanca de primera clase. En las palancas de primer género el punto de apoyo se encuentra entre los extremos.
En cambio, las móviles, además de que giran alrededor de su eje, también se desplazan. En las poleas móviles el punto de apoyo está en la cuerda y no en el eje, por lo tanto puede presentar movimientos de traslación y rotación. Como el caso de dos personas que cargan una bolsa, cada una de ellas hace las veces de una polea y sus brazos las veces de cuerdas, el peso se reparte entre los dos y se produce una ventaja mecánica, reduciéndose el esfuerzo a la mitad. La polea móvil es una palanca de segunda clase.
Poleas simples: Sólo con una cuerda y una rueda se puede arreglar el cambio de dirección. Se fija la rueda a un soporte y se pasa una cuerda por la rueda hasta alcanzar la carga. Al tirar desde el otro extremo de la cuerda, se puede elevar la carga hasta la altura en que se halla fija la polea. El propio peso del cuerpo de la persona que tira se constituye en una ayuda.
Una rueda utilizada de esta manera, se convierte en una polea, y el sistema de elevación que realiza es una simple guía.
Las poleas simples se usan en máquinas en las que se debe cambiar la dirección del movimiento, como por ejemplo un ascensor.
Aquí, el movimiento ascendente de la cabina debe estar conectado con el movimiento descendente de un contrapeso.
En una polea ideal, la fuerza que se aplica para tirar de la cuerda es igual al peso de la carga. En la práctica, la fuerza es siempre un poco mayor, ya que tiene que vencer la fuerza de fricción en la rueda de la polea y elevar la carga.
Por ello, la fricción induce la eficacia de todas las máquinas.
En la polea simple la carga que se desea mover representa el peso o la fuerza de gravedad. Este tipo de polea se utiliza para sacar agua de un pozo, o para levantar una carga en una grúa.
Una polea simple es una palanca de primera clase. Sirve únicamente para cambiar de dirección o el sentido de la fuerza, ya que es más fácil ejercer tirando la cuerda hacia abajo que hacia arriba.
Poleas móviles: Esta polea se une a la carga y no a la viga. Una polea móvil simple es una palanca de segunda clase que multiplica la fuerza ejercida. La carga es soportada en igual magnitud por ambos segmentos de cuerda esto hace que la fuerza que es necesario aplicar disminuya a la mitad. Sin embargo, se debe tirar la cuerda a una distancia mayor.
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Poleas Compuestas: Las poleas compuestas son aquellas donde se usan más de dos poleas en el sistema, y puede ser una fija y una móvil, o dos fijas y una móvil etc.,
Tirar una cuerda de arriba hacia abajo resulta más fácil que hacerlo desde bajo hacia arriba. Para cambiar la dirección del esfuerzo, a la polea móvil se agrega una polea fija proporcionando una ventaja mecánica.
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La ventaja mecánica es la disminución del esfuerzo. Esta ventaja mecánica la determinamos contando los segmentos de cuerda que llegan a las poleas móviles que soportan el esfuerzo.
La fuerza para levantar el cuerpo se va reduciendo proporcionalmente a la cantidad de segmentos de cuerda que soportan directamente la fuerza.
También podemos agregar a una polea otra polea fija o una o varias móviles para obtener una combinación de poleas que disminuya el esfuerzo.
Existen muchas combinaciones de poleas que se pueden usar, de acuerdo al trabajo que se deba realizar y la ventaja mecánica que se desea conseguir.
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