En la ciencia, la palabra trabajo tiene un significado diferente del que podrían estar familiarizados. La definición científica del trabajo es: el uso de una fuerza para mover un objeto una distancia, donde la fuerza y el movimiento del objeto están en la misma dirección.
Tipos de máquinas
Existen dos tipos de máquinas mecánicas:Sencillay compuesta. Como podría imaginar, una máquina sencilla es un solo dispositivo mecánico. Una máquina compuesta utiliza más de una máquina sencilla.
Las máquinas normalmente multiplican la fuerza. La cantidad por la que una máquina puede multiplicar una fuerza se llama laventaja mecánicade la máquina. Si una máquina es útil depende de si proporciona más ‘fuerza’ mecánica (ventaja mecánica, o M.A.) que la que proporcionaríamos nosotros realizando el trabajo. ¿Podemos levantar una carga más pesada en el aire con una máquina? En caso afirmativo, es útil y tiene una ventaja de algunos valores más que si lo hiciéramos nosotros.
La ventaja mecánica es la proporción de la salida de la fuerza con la entrada de la fuerza. Puesto que ambas fuerzas están en Newtons, las unidades se cancelan (unidad inferior).
El trabajo que realiza una máquina se llama salida de trabajo. La energía o el trabajo que coloca la máquina se llama entrada de trabajo. La salida de trabajo de una máquina nunca puede exceder la entrada de trabajo.
Eficiencia es el porcentaje de trabajo de entrada que se convierte en una salida utilizable del trabajo.
Eficiencia = salida de trabajo/entrada de trabajo
Las máquinas nos ayudan tomando el trabajo de entrada (energía/fuerzas) que proporcionamos y aportan más fuerza o energía que la que proporcionamos. Uh, ¿esto no infringe la ley de conservación de la energía? No, porque la fuerza adicional se proporciona a un precio. Recuerde que el trabajo es una función de fuerza Y distancia, Si aportamos más fuerza, significa un sacrificio de algo distancia durante la fuerza que se aplicará. En realidad, el trabajo de entrada y el trabajo de salida de la máquina son iguales. Pero las fuerzas de entrada y de salida y las distancias aplicadas dentro y fuera no lo serán. Una aumenta, la otra disminuye para compensar. Debemos decidir si deseamos más fuerza de salida o una mayor distancia para aplicar una fuerza menor.
Palancas
Las palancas trabajan teniendo una fuerza de entrada aplicada en alguna distancia (llamado el brazo rígido) desde un punto pivotante, llamado punto de apoyo y alguna fuerza sale a otra distancia desde el punto de apoyo (un segundo valor de brazo rígido).
Poleas
Las poleas son como las palancas pero las fuerzas de entrada y de salida se cambian mediante la rotación alrededor del centro de la rueda de una polea, que actúa como un punto de apoyo. Para los poleas, la ventaja mecánica se calcula preguntando cuántas de las cuerdas de todos los lados de todas las poleas del sistema están tirando en contra de la gravedad.
Rueda y eje
Una rueda y un eje es una polea conectada a un eje. La rueda sólo gira.
La fuerza de entrada puede estar en la cara externa de la rueda, mientras que la salida puede estar en el propio eje o una cuerda atada al mismo. Se obtiene más fuerza de esta forma.
Es como el pedal de una bicicleta. Puede empezar a moverse girando el pedal con el pie plano en la parte externa de la rueda, un brazo largo de palanca conectado al eje. El eje pequeño gira un engranaje en forma de circunferencia más pequeño. Este engranaje tiene más potencia para girar la cadena y la rueda grande que si pedaleara la rueda trasera usted solo. Cambia el brazo largo rígido para aumentar la potencia. La ventaja mecánica se puede calcular mediante la proporción de la cara de la rueda externa donde la fuerza se aplica dividida por el diámetro del eje inferior de donde sale la fuerza.
El plano inclinado
Un plano inclinado redirige una fuerza de empuje horizontal en una fuerza vertical que levanta una masa hacia arriba. Cuando más larga sea la base de la inclinación en comparación con la altura vertical que se está levantando la masa, más ventaja mecánica habrá. Seguirá necesitando la misma cantidad de trabajo que se necesita para levantar la masa hacia arriba (una caja, Usted, una silla de ruedas), pero lo hará con menos fuerza a lo largo de una distancia horizontal más larga que si levantara la masa sólo con su espalda.
Cuña
Una cuña son DOS planos inclinados paralelos. En lugar de desplazar un objeto hacia arriba en una inclinación, empuja la inclinación al objeto.
Uñas, cuchillos, cuchillas, hachas, palas, las puntas de un tenedor, incluso los dientes de un tiburón, todos tienen forma de cuña. Al igual que en los aviones sencillos, la ventaja aumenta con la ‘forma afilada’. (Ya lo saben; este es el motivo por el cual se comprueba que los cuchillos estén afilados cuando se corta la carne).
Tornillos
Los tornillos son planos inclinados alrededor de un cilindro. También actúan como una cuña, aunque sólo con un borde para separar las cosas. Cuanto más sutil es la curva, menos fuerza se necesita, pero es necesario a lo largo de una distancia más larga. Si tiene una curva más pronunciada, necesitará más fuerza y se moverá una distancia menor cuando gire el tornillo.
