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The wheel and axle consists of a wheel with a rod, called
the axle, at its center. Cars, clock gears, wheelbarrows, and
doorknobs are just a few examples in which a wheel and axle
can be found.
Experiment with the wheel and axle by creating the car model
(figure 5E). Set a heavy object atop the car and roll it on a
surface. Notice how little effort is needed. Now, place the same
object on the same surface without the car. Push the object
along the surface. Notice how much more effort is needed to
move the same object over the same distance.
Definitions
effort
amount of force applied to move an object
force
any push or pull on an object
fulcrum
the support on which a lever rests while moving or lifting an
object
inclined plane
flat surface that moves an object from one level to another with
less force over a greater distance
lever
a bar, rod, or other surface that rests on a fulcrum point and lifts
objects with less effort
load
object that is moved
simple machine
a machine that consists of very few or no moveable parts that
makes moving an object easier
pulley
a cord or wire moving over a wheel or set of wheels that
changes the direction of applied force to an object making it
easier to move
wedge
consists of at least one, but usually two, inclines put together to
form a sharp point that splits or separates an object
wheel and axle
a wheel with a rod, called an axle, in the center on which the
wheel rotates in order to move objects
work
amount of force exerted multiplied by the distance an object
moves
Máquinas sencillas
Las máquinas sencillas, tales como las que se usan para elevar, empujar o
tirar de objetos, son una parte importante de nuestra vida diaria y simplifican
nuestro trabajo. Estas máquinas sencillas ayudan a que las personas gasten
menos energía y hagan menos esfuerzo en sus trabajos. Por ejemplo, levantar
una caja pesada para introducirla en un camión requiere mucha más fuerza
y esfuerzo que empujarla por una pendiente. Asimismo, pueden reducir la
cantidad de fuerza necesaria para mover un objeto o cambiar la dirección o la
distancia de la fuerza necesaria.
Este kit incluye 63 elementos para construir cinco máquinas sencillas básicas:
una polea, un plano inclinado, una cuña, una palanca y una rueda y un eje.
Cada máquina está diseñada para reducir la fuerza y el esfuerzo necesarios.
ES
Polea (figura 1)
La función principal de una polea es cambiar la dirección de una fuerza
aplicada, la cual, a su vez, reduce la cantidad de esfuerzo y fuerza necesarios
para mover un objeto. El objeto se moverá hacia arriba si aplicamos una fuerza
descendente en la polea. Demuestra este principio pasando la cuerda y el
gancho del bloque de 10 g por las ruedas de la polea y tira del gancho hacia
abajo (figura 1F). Observa que el bloque se mueve hacia arriba cuando tiramos
del gancho hacia abajo. La fuerza aplicada cambia la dirección en que se mueve
el bloque, haciendo que sea más fácil de mover hacia arriba.
Imagínate un obrero de la construcción que intenta empujar una gran viga
hasta el último piso de un edificio. Sería más fácil subirla usando una máquina
con un sistema de poleas.
Una polea está formada por una cuerda o un cable que se desliza por una rueda
o un sistema de ruedas. El mástil de una bandera, una grúa, las persianas de las
ventanas y los ascensores antiguos son algunos ejemplos de la vida real.
Practica con el modelo de polea cambiando la colocación, la cantidad o el
tamaño de las ruedas (figura 1G). Añade arandelas al final del gancho. ¿Cuántas
se necesitan para mover el bloque de 5 g y el de 10 g? ¿Cambia el esfuerzo
cuando la cuerda se mueve a través de más o menos ruedas? ¿Cómo cambia la
dirección? ¿Aumenta o disminuye el esfuerzo cuando se usan ruedas grandes
o pequeñas? ¿Cambia el esfuerzo cuando cambia la posición de las ruedas?
¿Cómo cambia la dirección?
Plano inclinado (figura 2)
La finalidad principal de un plano inclinado es mover un objeto hasta una
determinada altura empujándolo o tirando de él sobre una distancia mayor con
menos esfuerzo y fuerza. Demuestra este principio tirando del bloque de 10 g
por el plano inclinado (figura 2B). Luego, apoya el bloque en la mesa y súbelo a
la misma altura. Observa que es más fácil tirar de él por un plano inclinado que
subirlo manualmente hacia arriba. Se necesita una distancia mayor para tirar del
bloque, pero el plano inclinado facilita el proceso.
Imagínate una persona que levanta cajas del suelo y las coloca en la parte
posterior de un camión. Sería más fácil llevarlas o empujarlas por una rampa.
Aunque la distancia sea mayor, en un plano inclinado se ejerce menos esfuerzo
que con el levantamiento manual.
Un plano inclinado está formado por una rampa que conduce a otro nivel. Las
escaleras y los toboganes son algunos ejemplos de planos inclinados en la vida
real.
Practica con el plano inclinado cambiando su altura (figura 2D). ¿Un plano con
mayor inclinación aumenta o disminuye la cantidad de esfuerzo necesario?
Deja caer una pelota al lado del plano inclinado desde la misma altura y, al
mismo tiempo, haz rodar otra pelota por el plano. ¿Cuál de las dos pelotas llega
antes al suelo? Se necesita menos fuerza para acelerar la pelota hacia abajo por
la pendiente; por lo tanto, esa pelota debería llegar abajo la última.
Cuña (figura 3)
La finalidad de una cuña es partir o separar objetos en dos o más partes al
introducir un objeto con un borde afilado en otro objeto. Demuestra este
principio introduciendo la cuña entre dos bases unidas por gomas elásticas
(figura 3B). Nota cómo se separan las dos bases a medida que se introduce la
cuña.
Imagina la proa de un barco que navega por el agua. La proa puntiaguda, o
cuña, hace que el barco se mueva con mayor facilidad. El barco no se movería
con tanta facilidad por el agua si su parte delantera fuese plana.
Una cuña está formada como mínimo por un plano inclinado, aunque
normalmente son dos planos unidos. Los cuchillos, las hachas, los cinceles y las
proas de los barcos son algunos ejemplos de cuña en la vida real.
Palanca (figura 4)
Hay tres tipos diferentes de palancas, pero todas ellas tienen algunas cosas
en común. Todas las palancas tienen una barra, un brazo u otra superficie
que descansa en un punto de apoyo. La fuerza se aplica sobre un extremo del
brazo, el cual, a su vez, mueve una carga. Habrá que realizar menos esfuerzo
cuando la carga esté situada cerca del punto de apoyo.
En una palanca de primera clase, el punto de apoyo está situado en la mitad
de la carga. Un balancín es un ejemplo de palanca de primera clase, que
aplica la fuerza en una dirección y la carga se mueve en sentido opuesto. Para
demostrar este principio, monta el modelo con el brazo descansando en el
centro del punto de apoyo y coloca una rueda en cada extremo del brazo
(figura 4B). Observa cómo se eleva un extremo cuando empujamos el otro
hacia abajo.
En una palanca de segunda clase, el punto de apoyo está situado en un
extremo, con la carga ubicada entre el punto de apoyo y el esfuerzo aplicado.
Una carretilla es un ejemplo de palanca de segunda clase. La carga está en el
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