La Ley del Menor Esfuerzo

¿QUÉ SON LAS MÁQUINAS SIMPLES?

Cuando una fuerza actúa sobre un cuerpo y Io desplaza, realiza un trabajo. Para llevarlo a cabo, el hombre puede emplear la fuerza de sus músculos o utilizar ciertos instrumentos, llamados "máquinas", que le facilitan la tarea.

Un poco de historia

Quizás alguna vez te hayas preguntado: para edificar las monumentales construcciones que nos dejaron que los antiguos pueblos, ¿contaron sólo con sus músculos?

Los historiadores afirman que, para construir las enormes pirámides, los egipcios tuvieron que trasladar y levantar enormes bloques de piedra que pesaban muchas toneladas. Y lo más llamativo es que todavía no tenían conocimiento de la rueda...

Los historiadores creen que los egipcios recurrieron a ingeniosos artefactos para desplazar esas piedras, como el plano inclinado y la palanca.

 Así, llegamos a la conclusión de que desde épocas muy remotas los hombres han utilizado máquinas. En la actualidad, existen innumerables máquinas muy complicadas, como los automóviles, las turbinas o las computadoras. Sin embargo, estos complejos mecanismos son fabricados a partir de máquinas simples.

Se estima que los antiguos egipcios se valieron de máquinas simples para construir las famosas pirámides.

Existe una gran variedad de máquinas simples y todas se rigen por el mismo principio: una fuerza débil puede realizar el mismo trabajo que una mayor si se la ejerce a través de una distancia lo suficientemente larga y empleando mayor tiempo.

¿Qué son las máquinas simples?

Las máquinas se distinguen por contar con tres elementos:
• La fuerza motriz o potencia (P), que es la fuerza que se aplica para hacer funcionar la máquina. Minidiccionario
máquina:

Mini diccionario

Maquina: Artefacto que se utiliza para aprovechar la acción de una fuerza.

La bicicleta es una máquina que transforma energía en movimiento. Al accionar los pedales con la fuerza de nuestras piernas, ponemos en movimiento las ruedas.
Sin embargo, para la mayoría es más fácil bajar algo que subirlo. Para arreglar el cambio de dirección y facilitar así el levantamiento de las cargas, el hombre inventó la polea. Las poleas son ruedas de madera o de metal, de canto acanalado, que giran libremente sobre su eje. Una soga o cadena corre por el canal de la rueda; en un de sus extremos se sujeta la carga, mientras que desde el otro se ejerce la fuerza para elevarla.

sabías?
Las grúas más simples, con una sola rueda de polea; fueron inventadas hace aproximadamente unos 3,000 años, y las poleas compuestas con varias ruedas hacia el año 400 a.C. Se dice que Arquímedes inventó la polea compuesta y que con ella pudo de levantar un barco y llevarlo a la costa.

EJEMPLO DE PALANCA: LA BALANZA
La balanza de dos platillos tiene dos brazos iguales en cuyos extremos hay dos platillos suspendidos. En el punto fijo de apoyo de la balanza hay una aguja fijada que señala, en una plancha graduada, el equilibrio o desviación de los brazos.

La polea elevadora
Otra aplicación actual de la polea es el ascensor. El cable que se desliza por la polea, situada en la parte superior del hueco del ascensor, hace subir o bajar la cabina.

En el otro extremo del cable se halla el contrapeso que equilibra el peso de la cabina, mas el de un promedio de pasajeros que se quiere transportar.

 La cabina y el contrapeso se desplazan por los railes guia.Un motor electrico impulsa la polea para mover la cabina, que necesita la fuerza para elevar la diferencia de peso entre la cabina con sus pasajeros y el contrapeso.

La palanca

Las palancas son maquinas simples que permiten ahorrar esfuerzo. 

En general,una palanca es toda barra rígida que, afirmada en un punto de apoyo (A), permite vencer una resistencia (R) aplicando una potencia (P). Analicemos detenidamente los tres elementos:

•Punto de apoyo (A): es el lugar donde se apoya o fija la barra para poder moverse.
•Resistencia (R): es la fuerza que hay que vencer, que generalmente es el peso del
cuerpo.

•Potencia (P): 

es la fuerza que se realiza para vencer la resistencia. El sube y baja, las tijeras y el destapador son ejemplos de palancas.
Fuerzas y movimientos

La balanza

La balanza también es una palanca (de primer género) y, por lo tanto, una máquina simple. Se utiliza para medir la masa de los cuerpos, comparándolos con la masa de ciertas pesas. Todos utilizamos balanzas en la vida diaria y puedes verlas en los comercioSÊ en el laboratorio y en tu casa.

Las máquinas simples

Las máquinas simples son artefactos que permiten realizar trabajos que requieren mucho esfuerzo de un modo más fácil y eficiente. Todas cuentan con una fuerza de potencia, una de resistencia y un punto de apoyo.


Engranaje:  Un engranaje es otro tipo de máquina simple formado por una rueda dentada que gira alrededor de un eje. Sus dientes le permiten que un engranaje haga girar otro.

Torno: Se compone de un eje movido por una manivela. Alrededor del eje se enrolla una cuerda y a ésta se engancha el objeto que se quiere elevar.

 Cuña: La cuña sirve para cortar objetos, ajustarlos, apretar uno con otro, y para llenar huecos. Está formada por dos caras: ambas son planos inclinados. Puede ser de madera o de acero.

TIPOS DE POLEAS

Hay poleas fijas y móviles, que pueden combinarse. Para reducir el esfuerzo, también se pueden asociar poleas, formando un aparejo.

Polea fija

Consta de una cuerda y una rueda que gira sobre su eje. Con estos dos Aparejo elementos, se puede cambiar la dirección del movimiento.

Fuerza y movimiento

Al tirar de un extremo de la cuerda, se eleva el otro, que puede sostener una carga. La fuerza necesaria para levantar la carga debe ser un poco mayor, pues se pierde algo de ella por el rozamiento de la cuerda con la rueda.

Aparejo

La polea superior va sujeta a un soporte y la polea inferior se fija a éste por medio de la superior.

Fuerza

Es suficiente la mitad de la fuerza para elevar un peso determinado. Si agregamos más ruedas, necesitaremos cada vez menos fuerza.

Recorrido

Así, la carga recorre la mitad de la distancia en comparación con la longitud de la cuerda que se emplea para realizar ese movimiento.

Montacargas de cadena

Este dispositivo cuenta con dos discos, que comparten un eje fijo a una estructura y una polea inferior que tiene un gancho para levantar la carga.

Diámetro

La diferencia de diámetro hace que se amplifique la fuerza realizada y que, con una vuelta del disco mayor, el disco menor realice varias y levante a gran altura la carga, empleando la energía de manera más eficiente.

.La fuerza de resistencia (R) es la fuerza que se opone y que hay que vencer; generalmente, es el cuerpo del objeto.

•El punto de apoyo (F) es el sitio sobre el cual giran la fuerza de resistencia y la fuerza motriz.
 Las máquinas que tienen un único punto de apoyo se denominan máquinas simples. Entre ellas, podemos mencionar la palanca, la rueda, la polea, los planos inclinados, el torno, el engranaje y la balanza.

El plano inclinado

Pensemos, por un momento, en escalar una montaña. Si tomamos la ruta más inclinada, tendremos que hacer más esfuerzo, pero llegaremos más rápido. En cambio, si tomamos la pendiente más suave, el esfuerzo será menor, pero la distancia que tendremos que recorrer será más larga. Entonces, podemos deducir que para esta tarea debemos considerar dos aspectos: el esfuerzo empleado para su realización y la distancia a recorrer, siempre manteniendo el mismo esfuerzo. Si éste aumenta, la distancia disminuye, y viceversa.

Este principio se conoce desde tiempos remotos y se aplica a las rampas, un ejemplo del plano ininclinado.

Los toboganes que encontramos en los parques son un ejemplo de plano inclinado.

Las máquinas simples son aquellas que tienen un único punto de apoyo.

Estos artefactos permitieron a los egipcios construir sus monumentales pirámides. Desde entonces, el plano inclinado ha sido utilizado en diversas máquinas, desde las tijeras y el hacha hasta el arado y el abrelatas, así como en todas aquellas máquinas que utilizan el tornillo, pues en todas estas aplicaciones el plano inclinado aparece en forma de cuña, que es un plano inclinado móvil.

La rueda
La rueda es una máquina simple de forma circular que gira alrededor de un eje. Cuanto más grande es la rueda, menor es la fuerza necesaria para mover el objeto. Por este motivo, los volantes de los camiones y de los autobuses son más grandes que los de los automóviles. El volante, que en este caso es la rueda, gira alrededor de un eje que se denomina columna de dirección y le permite al conductor mover el vehículo facilmente.


La polea
Para algunas personas, subir una escalera con una carga pesada no significa ningún inconveniente.


Minidiccionario
contrapeso: Es un peso que se opone a otro para que ambos queden en equilibrio.