miércoles, 11 de junio de 2008

CUADERNILLO PIEZAS Y VISTAS

Aquí teneis el enlace para descargaros el cuadernillo.

PALANCAS Y TIPOS DE PALANCAS

Palancas y tipos de palancas
Escrito por Manuel Casado


1. ¿Qué es una palanca?
2. La Ley de la Palanca
3. Tipos de Palancas
4. Ejercicios
5. Ejercicios JCLIC
1. ¿Qué es una palanca?
Una palanca es una barra rígida sostenida por un apoyo (también denominado fulcro), en la que a través de una fuerza que denominaremos mediante Potencia (P) se pretende vencer una fuerza resistente que llamaremos Resistencia (R).

2. La Ley de la Palanca
Desde el punto de vista tecnológico, cuando empleamos la palanca para vencer fuerzas podemos considerar en ella 4 elementos importantes:

Potencia (P), fuerza que tenemos que aplicar.
Resistencia (R), fuerza que tenemos que vencer; es la que hace la palanca como consecuencia de haber aplicado nosotros la potencia.
Brazo de potencia (BP), distancia entre el punto en el que aplicamos la potencia y el punto de apoyo (fulcro).
Brazo de resistencia (BR), distancia entre el punto en el que aplicamos la resistencia y el (fulcro).
De la anterior fórmula se deduce que cuanto mayor sea la longitud del brazo de fuerza, menor será la fuerza que hay que ejercer para poder levantar el peso que opone la fuerza resistente (R)
En nuestro diario vivir son muchas las veces que “estamos haciendo palanca”. Desde mover un dedo o un brazo o un pie hasta tomar la cuchara para beber la sopa involucra el hacer palanca de una u otra forma.
Ni hablar de cosas más evidentes como jugar al balancín, hacer funcionar una balanza, usar un cortaúñas, una tijera, un sacaclavos, etc.

Para que todo este "jaleo" te quede más claro vamos a poner un ejemplo:

Pablo y Ramón quieren realizar como proyecto de Tecnología un balancín no simétrico como el de la figura que tienes a continuación. Ramón, que pesa 45 Kg se sienta en el extremo izquierdo del balancín a una distancia de 1,5 metros del punto de apoyo y Pablo con un peso de 35 Kg se sienta en la parte izquierda. ¿Qué longitud debe tener la barra del balancín para que al subirse Pablo y Ramón el balancín esté en equilibrio?
Para resolver el problema vamos a utilizar la ley de la palanca.
P x BP = R x BR
En este ejercicio:
P es el peso de Pablo, 35Kg
BP es la longitud del brazo de potencia, el cual es desconocido.
R es el peso de Ramón, 45 Kg
BR es la longitud del brazo de resitencia 1,5 metros.
Si sustituimos estos datos en la fórmula de la ley de la palanca, resulta:
35 x BP = 45 x 1,5
Despejamos y obtenemos la longitud del brazo de potencia: BP = (45 x 1,5) / 35 = 1,93 metros. El brazo de potencia debe medir 1, 93 metros.

3. Tipos de palancas
Hay tres tipos de palancas:
Palanca de primer género.
Se caracteriza por tener el fulcro (Apoyo) entre la fuerza a vencer (R) y la fuerza a aplicar (P).
En una palanca de primer género la fuerza que hay que hacer para vencer la resistencia dependerá de la longitud de los brazos de pòtencia y de resistencia, cuanto mayor sea la longitud del brazo de potencia, menor fuerza habrá que ejercer.
Palanca de segundo género:
Se caracteriza porque la fuerza a vencer (R) se encuentra entre el fulcro (Apoyo) y la fuerza a aplicar (P).

Este tipo de palancas presentan la ventaja de tener que hacer muy poca fuerza en el brazo de fuerza para poder vencer la fuerza resistente, por ejemplo se puede utilizar esta palanca para transportar una carga en un carrillo de mano, para abrir un tapón de una botella mediante un abridor o para partir una nuez con el casanueces.

Palanca de tercer género:
Se caracteriza por ejercerse la fuerza “a aplicar” (P) entre el fulcro (Apoyo) y la fuerza a vencer (R).
En las palancas de tercer género la fuerza que hay que hacer para vencer la resistencia es bastante elevada.


4. Ejercicios para practicar.
A continuación tienes una colección de ejercicios de palancas, si lo deseas puedes descargarte los ejercicios pinchando AQUI . También puedes ver los enunciados sin necesidad de descargarlos:

Palancas de primer grado:
Calcula la fuerza que tenemos que hacer para mover el peso P con una palanca de primer grado. Sabemos que la distancia del peso (P) al punto de apoyo es 50 cm, la distancia de la fuerza al punto de apoyo es 150 cm y que el peso a mover es de 100 Kg.
Calcula la fuerza que tenemos que hacer para mover el peso P con una palanca de primer grado. Sabemos que la distancia del peso (P) al punto de apoyo es 70 cm, la distancia de la fuerza al punto de apoyo es 140 cm y que el peso a mover es de 150 Kg.
Calcula la fuerza que tenemos que hacer para mover el peso P con una palanca de primer grado. Sabemos que la distancia del peso (P) al punto de apoyo es 35 cm, la distancia de la fuerza al punto de apoyo es 140 cm y que el peso a mover es de 150 Kg.
Calcula la fuerza que tenemos que hacer para mover el peso P con una palanca de primer grado. Sabemos que la distancia del peso (P) al punto de apoyo es 70 cm, la distancia de la fuerza al punto de apoyo es 30 cm y que el peso a mover es de 40 Kg.
Calcula la longitud del brazo de la fuerza para mover un peso de 120 Kg aplicando una fuerza de 40 Kg. El brazo del peso tiene una longitud de 15cm.
Calcula la longitud del brazo de la fuerza para mover un peso de 20 Kg aplicando una fuerza de 40 Kg. El brazo del peso tiene una longitud de 40cm.
Calcula la longitud del brazo del peso para mover un peso de 25 Kg aplicando una fuerza de 75 Kg. El brazo de la fuerza tiene una longitud de 30cm.
Tenemos que mover un peso de 70 Kg aplicando una fuerza de 7Kg. Tenemos una barra de 3m de longitud total. Calcula el lugar dónde hay que poner el punto de apoyo de la palanca.

Palancas de segundo grado:
Calcula la fuerza que tenemos que hacer para mover el peso P con una palanca de segundo grado. Sabemos que la distancia del peso (P) al punto de apoyo es 10 cm, la distancia de la fuerza al punto de apoyo es 50 cm y que el peso a mover es de 100 Kg.
Calcula la fuerza que tenemos que hacer para mover el peso P con una palanca de segundo grado. Sabemos que la distancia del peso (P) al punto de apoyo es 70 cm, la distancia de la fuerza al punto de apoyo es 140 cm y que el peso a mover es de 150 Kg.
Calcula la fuerza que tenemos que hacer para mover el peso P con una palanca de segundo grado. Sabemos que la distancia del peso (P) al punto de apoyo es 30cm y la longitud total de la palanca es de 120 cm. El peso a mover es de 150 Kg.
Utilizando una barra de 2 m de larga como palanca de segundo grado, calcula la distancia a la que tenemos que poner un peso de 90 kg para moverlo con una fuerza de 15 kg.
Con una palanca de segundo grado, calcula la longitud del brazo de la fuerza para mover un peso de 120 Kg aplicando una fuerza de 40 Kg. El brazo del peso tiene una longitud de 15cm.
Con una palanca de segundo grado, calcula la longitud del brazo de la fuerza para mover un peso de 120 Kg aplicando una fuerza de 40 Kg. El brazo del peso tiene una longitud de 25cm.
Utilizando una palanca de segundo grado tenemos que mover un peso de 70 Kg con una fuerza de 7Kg. Tenemos una barra de 3m de longitud total. Calcula el lugar dónde hay que poner el peso.

Palancas de segundo grado:
Calcula la fuerza que tenemos que hacer para mover el peso P con una palanca de tercer grado. Sabemos que la distancia del peso (P) al punto de apoyo es 50 cm, la distancia de la fuerza al punto de apoyo es 10 cm y que el peso a mover es de 10 Kg.
Calcula la fuerza que tenemos que hacer para mover el peso P con una palanca de tercer grado. Sabemos que la distancia del peso (P) al punto de apoyo es 70 cm, la distancia de la fuerza al punto de apoyo es 35 cm y que el peso a mover es de 15 Kg.
Con una palanca de tercer grado. Calcula la longitud del brazo de la fuerza para mover un peso de 12 Kg aplicando una fuerza de 48 Kg. El brazo del peso tiene una longitud de 2m.
Con una palanca de tercer grado. Calcula la longitud de la palanca para mover un peso de 5 Kg aplicando una fuerza de 30Kg. El brazo de la fuerza peso tiene una longitud de 35cm.
Con una palanca de tercer grado. Calcula el peso que puedo levantar haciendo 40 kg de fuerza si la palanca mide 3,5 m y la fuerza está aplicada a 50 cm del punto de apoyo.
Ejercicios diversos sobre palancas:

1. Con la carretilla de la figura queremos transportar dos sacos de cemento de 50Kg cada uno. A partir de los datos dados en la figura responder a los apartados:


a. ¿De qué tipo de palanca se trata?
b. Calcular la fuerza que hay tenemos que ejercer para poder transportar los sacos de cemento en la carretilla.

2. Con los alicates de la figura queremos cortar un alambre que opone una fuerza a cortarse de 2Kg:a. ¿De qué tipo de palanca se trata?b. Calcular la fuerza que hay que aplicar con la mano en el mango de los alicates para poder cortar el alambre.

3. Con la palanca dibujada queremos subir una piedra de una masa de 15 Kg,
a. ¿De qué tipo de palanca se trata?
b. ¿Qué fuerza hay que ejercer para poder levantar la piedra?.
5. Ejercicios interactivos con JCLIC. Palancas.
El siguiente enlace te permite realizar ejercicios y cuestiones relativos a la resolución de palancas. Piensa antes de contestar y... Suerte!

REALIZAR LOS EJERCICIOS

Introducción a la Electricidad

CIRCUITO ELÉCTRICO.

El circuito eléctrico elemental.
Un circuito eléctrico es un conjunto de elementos que unidos de forma adecuada permiten el paso de electrones.
Está compuesto por:
GENERADOR o ACUMULADOR.
HILO CONDUCTOR.
RECEPTOR o CONSUMIDOR.
ELEMENTO DE MANIOBRA.
El sentido real de la corriente va del polo negativo al positivo. Sin embargo, en los primeros estudios se consideró al revés, por ello cuando resolvamos problemas siempre consideraremos que el sentido de la corriente eléctrica irá del polo positivo al negativo
Generador o acumulador.
Son aquellos elementos capaces de mantener una diferencia de potencial entre los extremos de un conductor.
Generadores primarios: tienen un sólo uso: pilas.
Generadores secundarios: pueden ser recargados: baterías o acumuladores.
Hilo Conductor
Formado por un MATERIAL CONDUCTOR, que es aquel que opone poca resistencia la paso de la corriente eléctrica.
Receptores
Son aquellos elementos capaces de aprovechar el paso de la corriente eléctrica: motores, resistencias, bombillas…
Elementos de maniobra.
Son dispositivos que nos permiten abrir o cerrar el circuito cuando lo necesitamos.
Pulsador: Permite abrir o cerrar el circuito sólo mientras lo mantenemos pulsado
Interruptor: Permite abrir o cerrar un circuito y que este permanezca en la misma posición hasta que volvamos a actuar sobre él.
Conmutador: Permite abrir o cerrar un circuito desde distintos puntos del circuito. Un tipo especial es el conmutador de cruce que permite invertir la polaridad del circuito, lo usamos para invertir el giro de motores
ELEMENTOS DE PROTECCIÓN
Son dispositivos que protegen el circuito de sobrecargas de tensión y al operario de posibles accidentes.
Fusible

Formado por un hilo de cobre, colocado en serie en el circuito, que se funde si hay sobrecarga, abriendo el circuito. Impide que pueda quemarse algún componente.
Automáticos
Abren el circuito cuando la intensidad de corriente aumenta.
Magnéticos: si hay exceso de corriente en el circuito se produce la atracción de una bobina magnética y se abre el circuito Magnetotérmicos: si hay exceso de corriente se produce un calentamiento de una pastilla formada por dos metales con distinto coeficiente de dilatación, así uno dilata más que el otro. La pastilla se curva y el circuito se abre.
Diferenciales

Detectan variaciones mínimas de intensidad dentro del circuito debidas a derivaciones y abren el circuito.

La Intensidad de Corriente

LA INTENSIDAD DE CORRIENTE
Se define la intensidad de corriente eléctrica, I, como la cantidad de carga eléctrica que pasa por la sección de un conductor en la unidad de tiempo.



Esta intensidad eléctrica se mide en Amperios (A).



En la imagen que se expone a continuación podemos observar cómo la corriente circula por el hilo conductor realizando un circuito cerrado Batería -> Conductor -> Interruptor -> Conductor -> Bombilla -> Batería.





La siguiente expresión relaciona la intensidad eléctrica en función de la carga y el tiempo.

I = Q / t
I, intensidad eléctrica, expresada en Amperios (A).

Q, carga eléctrica, expresada en Culombios (Q).

t, tiempo, expresado en segundos (s).



Seguro que un ejemplo te ayuda a comprender el nuevo concepto de "Intensidad eléctrica":



EJEMPLO: Un hilo conductor es atravesado durante un tiempo de 120 segundos por una carga eléctrica de 3600 Culombios. ¿Cuánto valdrá la intensidad eléctrica?



Si nos ayudamos de la fórmula I = Q / t, tan sólo tendremos que sustituir en dicha fórmula la carga eléctrica y el tiempo.



I = Q / t = 3600 / 12 = 300A, circula una corriente de 300 amperios.