UTN. FRRO

Departamento Mecnica.Ingeniera Mecnica.

Materia:Ingeniera Mecnica 1 Trabajo: Practico 2Profesor:Vctor Miguel Michniuk.Alumno:Seletti Fausto Daniel.Legajo: 40.419Curso: 12Fecha:6/8/2012

ndice

Introduccin....3

El origen de la Mecnica..4-8

Maquinas Simples...9

Descripcin de las mismas10-19

Maquinas y mecanismos....20

Bibliografa21

Introduccin

Ya terminado el trabajo Practico N1, se nos propuso otro trabajo que esta relacionado directamente con la mecnica, este consta de los principios de la misma, las ms grandes e importantes invenciones que dieron lugar al nacimiento de nuestra carrera, as como el uso que se le dieron a estas simples pero increbles maquinas y mecanismos.

EL Origen de la MecnicaLa mecnica (Griego y de latn mechanca o arte de construir una mquina) es la rama de la fsica que estudia y analiza el movimiento y reposo de los cuerpos.La mecnica es una ciencia perteneciente a la fsica, ya que los fenmenos que estudia son fsicos, por ello est relacionada con las matemticas. Sin embargo, tambin puede relacionarse con la ingeniera, en un modo menos riguroso.El conjunto de disciplinas que abarca la mecnica convencional es muy amplio y es posible agruparlas en cuatro bloques principales: Mecnica Clsica Mecnica Relativista Mecnica Cuntica Teora Cuntica de CamposMecnica ClsicaLa mecnica clsica es una formulacin de la mecnica para describir mediante leyes el comportamiento de cuerpos fsicos macroscpicos en reposo y a velocidades pequeas comparadas con la velocidad de la luz.Existen varias formulaciones diferentes, en mecnica clsica, para describir un mismo fenmeno natural que, independientemente de los aspectos formales y metodolgicos que utilizan, llegan a la misma conclusin:Mecnica newtoniana: (o tambin llamada Mecnica Vectorial) Dio origen a las dems disciplinas y se divide en varias de ellas: la cinemtica, estudio del movimiento en s, sin atender a las causas que lo originan; la esttica, que estudia el equilibrio entre fuerzas y la dinmica que es el estudio del movimiento atendiendo a sus orgenes, las fuerzas.La mecnica analtica:Es una formulacin abstracta y general de la mecnica [ ]que permite el uso en igualdad de condiciones de sistemas inerciales o no inerciales y que a diferencia de las leyes de Newton, la forma bsica de las ecuaciones de movimiento cambie. Algunos autores identifican la mecnica analtica con la terica. Lo caracterstico de la formulacin de la mecnica analtica es que, a diferencia de la mecnica newtoniana, se toman como fundamento primero principios generales diferenciales e integrales, y que a partir de estos principios se obtengan analticamente las ecuaciones de movimiento. En las figuras siguientes se muestran varios ejemplos de la Mecnica Clsica.

Mecnica relativista o Teora de la Relatividad:La Teora de la Relatividad incluye dos teoras (la de la relatividad especial y la de la relatividad general) formuladas por Albert Einstein a principios del siglo XX, que pretendan resolver la incompatibilidad existente entre la mecnica newtoniana y el electromagnetismo. Esta incompatibilidad era que en las ecuaciones de maxwell de electromagnetismo se describe el comportamiento electromagntico en cada punto del espacio en un tiempo determinado y Einstein como otros fsicos (Poincare y Lorentz) se preguntaban si se poda cambiar la posicin y el tiempo en las ecuaciones de maxwell sin alterar su forma.

La Mecnica relativista o Teora de la Relatividad comprende: La Teora de la Relatividad Especial, que describe adecuadamente el comportamiento clsico de los cuerpos que se mueven a grandes velocidades en un espacio-tiempo plano (no-curvado). La Teora general de la relatividad , que generaliza la anterior describiendo el movimiento en espacios-tiempo curvados, adems de englobar una teora relativista de la gravitacin que generaliza la teora de la gravitacin de Newton.Existen varias propiedades interesantes de la dinmica relativista, entre ellas: La fuerza y la aceleracin no son en general vectores paralelos en una trayectoria curva, ya que la relacin entre la aceleracin y la fuerza tangenciales es diferente que la que existe entre la aceleracin y fuerza normales. Tampoco la razn entre el mdulo de la fuerza y el mdulo de la aceleracin es constante, ya que en ella aparece el inverso del factor de Lorentz, que es decreciente con la velocidad llegando a ser nulo a velocidades cercanas a la velocidad de la luz. El intervalo de tiempo medido por diferentes observadores en movimiento relativo no coincide, por lo que no existe un tiempo absoluto, y no puede establecerse un presente comn a todos los observadores, aunque se mantienen relaciones de causalidad estrictas. Otro hecho interesante de la mecnica relativista es que elimina la accin a distancia(es una caracterstica de las descripciones prerrelativistas de los campos de fuerzas de partculas que interactan entre s. Esta propiedad implica que para cada instante de tiempo las fuerzas sobre una partcula concreta debida a otras partculas depende de las posiciones de esas otras partculas en el mismo instante, como si la fuerza "se transmitiera instantneamente" o existiera una "accin a distancia" por parte de las otras partculas). Las fuerzas que experimenta una partcula en el campo gravitatorio o electromagntico provocado por otras partculas depende de la posicin de las partculas en un instante anterior, siendo el "retraso" en la influencia que ejercen unas partculas sobre otras del orden de la distancia dividida entre la velocidad de la luz.

Sin embargo, a pesar de todas estas diferencias la mecnica relativista es mucho ms similar a la mecnica clsica desde un punto de vista formal, que la mecnica cuntica. La mecnica relativista sigue siendo una teora estrictamente determinista, por ejemplo

Un ejemplo de las propiedades de la Relatividad, cuando uno se mueve a velocidades prximas a la de la luz el tiempo tiende a pasar ms lento.

El trabajo de Einstein comenz con un acertijo:

Un mvil emite luz hacia adelante y hacia atrs. Cul de los dos rayos de luz se mueve con mayor velocidad en relacin al suelo?La respuesta correcta es: El rayo de luz delantero se mueve con mayor velocidad? NO El rayo de luz trasero se mueve con mayor velocidad? NO Los dos rayos se mueven a igual velocidad? SI Segn la mecnica clsica la primera respuesta sera la correcta, sin embargo un experimento realizado en 1887 por los fsicos A. Michelson y E. Morley encontr que la respuesta correcta es la ltima. La velocidad de la luz es constante sin importar quin ni cmo se emiti

Mecnica Cuntica

La mecnica cuntica,(tambin fsica cuntica), es la ciencia que tiene por objeto el estudio y comportamiento de la materia a escala reducida.Explica el comportamiento de la materia y de la energa. Su aplicacin ha hecho posible el descubrimiento y desarrollo de muchas tecnologas, como por ejemplo los transistores (que son componentes electrnicos hechos de materiales como el silicio que al aplicarle una corriente elctrica actan de una manera muy particular; pero este componente fue descubierto por un error de laboratorio, pero gracias a la Mecnica cuntica se pueden explicar esos fenmenos) componentes profusamente utilizados en casi todos los aparatos que tengan alguna parte funcional electrnica.El concepto reducido se refiere aqu a tamaos a partir de los cuales empiezan a notarse efectos como el principio de indeterminacin de Heisenberg que establece la imposibilidad de conocer con exactitud, arbitraria y simultneamente, la posicin y el momento de una partcula. As, los principios fundamentales de la mecnica cuntica establecen con mayor exactitud el comportamiento y la dinmica de sistemas irreversibles. Los efectos sobre la materia son notables en materiales mesoscpicos, aproximadamente 1.000 tomos de composicin.

Mecnica Cuntica Relativista

O tambin llamada Teora Cuntica de Campos es una disciplina de la fsica que aplica los principios de la mecnica cuntica a los sistemas clsicos de campos continuos, como por ejemplo el campo electromagntico. Un campo electromagntico es un campo fsico, producido por aquellos elementos cargados elctricamente, que afecta a partculas con carga elctrica.Esta trata de aunar (unir) mecnica relativista y mecnica cuntica, aunque el desarrollo de esta teora lleva a la conclusin de que en un sistema cuntico relativista el nmero de partculas no se conserva y de hecho no puede hablarse de una mecnica de partculas, sino simplemente de una teora cuntica de campos. Esta teora logra aunar principios cunticos y teora de la relatividad especial (aunque no logra incorporar los principios de la relatividad general). Dentro de esta teora, no se consideran ya estados de las partculas sino del espacio-tiempo. De hecho cada uno de los estados cunticos posibles del espacio tiempo viene caracterizado por el nmero de partculas de cada tipo representadas por campos cunticos y las propiedades de dichos campos.Esta ltima rama de la Mecnica es muy abstracta por lo que es bastante difcil de entender ya que se habla de campos electromagnticos y de campos continuos.

En esta figura se puede ver que las ondas electromagnticas tienen distintas propiedades, por ejemplo si observamos los rayos X, que son un tipo de radiacin invisible, tienen una longitud de onda muy pequea en comparacin con una onda de radio, y al tener una baja longitud de onda la frecuencia de esta es muy alta, lo que la hace bastante peligrosa si se expone al cuerpo durante mucho tiempo, aunque es bastante usada en equipos mdicos, la funcin de esta es atravesar cuerpos opacos y as solo dejar visible nuestros huesos. Tambin se puede observar que a mayor frecuencia mas peligrosas son las ondas, los rayos gamma son muy peligrosos, aparte de poder atravesar nuestro cuerpo, tambin pueden matar y degenerar las clulas. Maquinas SimplesHabiendo terminado la descripcin de La Mecnica, nuestro estudio principalmente se centrara en la Mecnica Clsica. Ya que estudiaremos la Cinemtica, la Esttica y la Dinmica. Y los principios de la Mecnica Clsica o sus estudios son basados en distintos tipos de mecanismos y maquinas simples que describiremos a continuacin. Estas son invenciones que cambiaron y revolucionaron el mundo ya que con ellas se fue avanzando a lo que es la tecnologa de hoy en da, aparte de ser los principios bsicos de la fsica.Que es una Maquina Simple?Una mquina simple es un artefacto u aparato mecnico que transforma un movimiento en otro diferente, valindose de la fuerza recibida para entregar otra de magnitud, direccin o longitud de desplazamiento distintos a la de la accin aplicada. En fin son maquinas que transforman las componente de las fuerzas. 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. La fuerza aplicada, multiplicada por la distancia aplicada (trabajo aplicado), ser igual a la fuerza resultante multiplicada por la distancia resultante (trabajo resultante). Una mquina simple, ni crea ni destruye trabajo mecnico, slo transforma algunas de sus caractersticas.

Tipos de maquinas Simples:

Las maquinas simples son la Rueda, La Manivela o Biela, La Cua, La Palanca, El Plano Inclinado, La Polea y la Tuerca Husillo.

La RuedaSin alguna duda ser puede decir que la rueda es la maquina simple mas usada y mejor conocida en el mundo ya que tiene lugar en todo y de ella tambin nacen otras como las llamadas poleas, rueda dentada o engranaje, etc.Esta es una de las grandes creaciones del hombre, que surgi alrededor del 4.000 a.C . No esta claro si la usaron primero los alfareros o si al mismo tiempo se la empez a usar para facilitar y darle mayor rapidez al transporte de bienes. Para ambos usos se construan de madera. En la ciudad de Uruk en Mesopotamia hay una representacin de un vehculo con ruedas para transportar carga que se estima es del 3.200 a.C .En la Edad Media y el Renacimiento se idearon mejoras tcnicas que se emplearon en ingenios de hidrulica y militares. Despus, con la Revolucin industrial, la rueda comenz a utilizarse para la transmisin de pares motrices, preferentemente, siendo el principal elemento de la civilizacin de las mquinas.La rueda es una pieza mecnica circular que gira alrededor de un eje y forma parte del conjunto denominado elementos de mquinas.Esta maquina es tan esencial que de ella derivan otras maquinas simples mas que poseen caractersticas parecidas pero con distintos usos como la polea, la rueda dentada o tambin llamada engranaje, la rueda de transporte y la rueda de palas generalmente usada antiguamente como generador de electricidad y como hlice de barcos a vapor, y hoy en da la rueda de palas desempea un rol importante en las turbomaquinas, tal como se puede observar en las siguientes imgenes.

Turborreactor Rolls Royce La Biela o ManivelaEl mecanismo de biela o manivela es un mecanismo que transforma un movimiento circular en un movimiento de traslacin, o viceversa. Hoy en da el ejemplo ms comn se encuentra en el motor de combustin interna de un automvil, en el cual el movimiento lineal del pistn producido por la explosin de la gasolina se trasmite a la biela y se convierte en movimiento circular en el cigeal, otro ejemplo seria el movimiento de las ruedas de los trenes, las maquinas de tatuar , los motores Stirling, el funcionamiento de los kartings a pedal, las maquinas de coser que transforman el movimiento rotativo del motor elctrico a un movimiento lineal excelente para la costura, etc.El mismo eje que posee un karting a pedal.Maquina trmica (motor Stirling de 2 pistones).

La CuaLa cua es una mquina simple que consiste en una pieza de madera o de metal terminada en ngulo diedro muy agudo. Tcnicamente es un doble plano inclinado porttil. Sirve para hender o dividir cuerpos slidos, para ajustar o apretar uno con otro, para calzarlos o para llenar alguna raja o crculo.El funcionamiento de la cuas responden al mismo principio del plano inclinado. Al moverse en la direccin de su extremo afilado, la cua genera grandes fuerzas en sentido perpendicular a la direccin del movimiento.Ejemplos muy claros de cuas son hachas, cinceles y clavos aunque, en general, cualquier herramienta afilada, como el cuchillo o el filo de las tijeras, puede actuar como una cua. Otro ejemplo seria cuando colocamos un tarugo, ya que cuando apretamos el tornillo, el tarugo hace 2 fuerzas perpendiculares por lo que se aferra a la pared.

Plano inclinadoEl plano inclinado es una mquina simple que consiste en una superficie plana que forma un ngulo agudo con el suelo y se utiliza para elevar cuerpos a cierta altura, en la naturaleza aparece en forma de rampa.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.Las leyes que rigen el comportamiento de los cuerpos en un plano inclinado fueron enunciadas por primera vez por el matemtico Simon Stevin, en la segunda mitad del siglo XVI.En primer lugar se debe considerar la existencia de una fuerza de gravedad, tambin conocida como peso, que es consecuencia de la masa (M) que posee el cuerpo apoyado en el plano inclinado y tiene una magnitud de M.g con una direccin vertical y representada en la figura por la letra G.Existe adems una fuerza normal (N), tambin conocida como la fuerza de reaccin ejercida sobre el cuerpo por el plano como consecuencia de la tercera ley de Newton, se encuentra en una direccin perpendicular al plano y tiene una magnitud igual a la fuerza ejercida por el plano sobre el cuerpo. En la figura aparece representada por N y tiene la misma magnitud que F2 y sentido opuesto a la misma.Existe finalmente una fuerza de rozamiento, tambin conocida como fuerza de friccin (FR), que siempre se opone al sentido del movimiento del cuerpo respecto a la superficie, su magnitud depende tanto del peso como de las caractersticas superficiales del plano inclinado y la superficie en contacto del cuerpo que proporcionan un coeficiente de rozamiento.FR = F2 = G cos(), siendo el coeficiente de rozamiento.F1 = G sen() F2 = G cos(), F2= M.g.cos()

PalancaLa palanca es una mquina simple que tiene como funcin transmitir una fuerza y un desplazamiento. Est compuesta por una barra rgida que puede girar libremente alrededor de un punto de apoyo llamado fulcro.Puede utilizarse para amplificar la fuerza mecnica que se aplica a un objeto, para incrementar su velocidad o la distancia recorrida, en respuesta a la aplicacin de una fuerza.Las fuerzas que actan en este tipo de mecanismo son: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: 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.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.

Ley de la palanca En fsica, la ley que relaciona las fuerzas de una palanca en equilibrio se expresa mediante la ecuacin: Ley de la palanca: Potencia por su brazo es igual a resistencia por el suyo. Siendo F la potencia, R la resistencia, y Bf y Br las distancias medidas desde el fulcro hasta los puntos de aplicacin de F y R respectivamente, llamadas brazo de potencia y brazo de resistencia.Si en cambio una palanca se encuentra rotando aceleradamente, como en el caso de una catapulta, para establecer la relacin entre las fuerzas y las masas actuantes deber considerarse la dinmica del movimiento en base a los principios de conservacin de cantidad de movimiento y momento angular.

Tipos de palancaLas palancas se dividen en tres gneros, tambin llamados rdenes o clases, dependiendo de la posicin relativa de los puntos de aplicacin de la potencia y de la resistencia con respecto al fulcro (punto de apoyo).

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 Bp ha de ser mayor que el brazo de resistencia Br.Cuando lo que se requiere es ampliar la velocidad transmitida a un objeto, o la distancia recorrida por ste, se ha de situar el fulcro ms prximo a la potencia, de manera que Bp sea menor que Br.Un ejemplo de esto serian las tijeras, las barretas, las pinzas o alicates, etc.

Palanca de segunda clase:

En la palanca de segunda clase, la resistencia se encuentra entre la potencia y el punto de apoyo (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.

Palanca de tercera clase:

En la palanca de tercera clase, la potencia se encuentra entre la resistencia y el fulcro. 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 l.Ejemplos de este tipo de palanca son el quitagrapas y la pinza de cejas; y en el cuerpo humano, el conjunto codo - bceps braquial - antebrazo, y la articulacin temporomandibular.

PoleaUna polea, es una mquina 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 transmisin para cambiar la direccin del movimiento en mquinas y mecanismos. Adems, formando conjuntos aparejos o polipastos sirve para reducir la magnitud de la fuerza necesaria para mover un peso.Segn definicin de Hatn de la Goupillire, la polea es el punto de apoyo de una cuerda que movindose se arrolla sobre ella sin dar una vuelta completa1 actuando en uno de sus extremos la resistencia y en otro la potencia.TiposLos elementos constitutivos de una polea son la rueda o polea propiamente dicha, en cuya circunferencia (llanta) suele haber una acanaladura denominada "garganta" o "cajera" cuya forma se ajusta a la de la cuerda a fin de guiarla; las "armas", armadura en forma de U invertida o rectangular que la rodea completamente y en cuyo extremo superior monta un gancho por el que se suspende el conjunto, y el "eje", que puede ser fijo si est unido a las armas estando la polea atravesada por l ("poleas de ojo"), o mvil si es solidario a la polea ("poleas de eje"). Cuando, formando parte de un sistema de transmisin, la polea gira libremente sobre su eje, se denomina "loca".Segn su desplazamiento las poleas se clasifican en "fijas", 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, y "mviles", que 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".

Poleas compuestasExisten sistemas con mltiples de poleas que pretenden obtener una gran ventaja mecnica, es decir, elevar grandes pesos con un bajo esfuerzo. Estos sistemas de poleas son diversos, aunque tienen algo en comn, en cualquier caso se agrupan en grupos de poleas fijas y mviles: los polipastos: y este sistema es muy utilizado en los cabrestantes de gras y malacates.

HusilloUn husillo es un tipo de tornillo largo y de gran dimetro, utilizado para accionar los elementos de apriete tales como prensas o mordazas, as como para producir el desplazamiento lineal de los diferentes carros de fresadoras y tornos, o en compuertas hidrulicas. Puede ser de metal, metlico (el material ms utilizado es acero templado), de madera o PVC. En ocasiones se le menciona como tornillo sin fin o varilla roscada.La tuerca husillo es un tipo de mecanismo que est constituido por un tornillo (husillo) que al girar produce el desplazamiento longitudinal de la tuerca en la que va enroscado (movimiento rectilneo).Caractersticas del husilloEl paso de rosca (p) Es la distancia entre dos filetes consecutivos de una misma hlice. Habitualmente se mide en milmetros (mm). El paso de rosca es igual a la longitud que avanza el husillo en cada vuelta. La longitud (L) que avanza la tuerca al girar el husillo es: Donde N es el nmero de vueltas que gira el husillo.El avance o velocidad de avance se expresa, especialmente en mquinas herramientas, en milmetros por minuto (mm/min) y se calcula multiplicando el paso de rosca p (en mm/rev) por la velocidad de giro n (en rev/min o rpm).

La longitud L es independiente del nmero de entradas (z), porque el paso de rosca (Ph) ya indica los mm que avanza la tuerca por cada revolucin del husillo.En cuanto al sentido de giro de la rosca, normalmente el avance se produce girando la rosca a la derecha, mientras que el retorno se produce girando la rosca a la izquierda. Tambin existen tornillos y tuercas que funcionan en sentido inverso.El tipo de rosca de los husillos es diferente a la de los tornillos normales, porque adems de tener un paso muy grande su perfil puede ser una rosca redonda rectificada (utilizada en las mquinas herramientas CNC para el desplazamiento de los carros y mesas de trabajo), cuadrada (utilizada para regular el apriete de elementos pequeos, tales como tornillos de banco, mordazas, etc.) o rosca trapecial ACME (la ms utilizada, sobre todo en mquinas que tengan que soportar grandes esfuerzos, como prensas, mquinas-herramientas, etc.)Hoy en da con todos lo avances, para las fresas y maquinas CNC que necesitan mesas coordinadas con muchsima precisin se estn usando mucho los tornillos con bolas recirculantes que tienen mucho menos rozamiento por lo que son mucho mas prcticos y fciles de automatizar.En la mayora de los artefactos las roscas son con sentido de giro hacia la derecha.Las bolas recirculantes, muy eficaces pero poco conocidas y poco usadas industrialmente hasta el momento, aunque quizs se deba a su alto precio.Esquema de funcionamiento.

Maquinas y Mecanismos mixtos La rueda de palas girando y transmitiendo su movimiento a una rueda dentada para luego ser modificada por una biela y transformada en movimiento lineal.

Bibliografahttp://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_simple

http://es.wikipedia.org/wiki/Conservaci%C3%B3n_de_la_energ%C3%ADa

http://www.apiro.com/husilloscatalogo.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica

http://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_cl%C3%A1sica

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