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3.3 Controlamos la velocidad y la fuerza

 

Glosario

Diámetro de una rueda

la imagen presenta una circunferencia en la que se marca el diámetro de la misms

Definición

Distancia entre dos puntos de la circunferencia pasando por el centro de la rueda. El dámetro es el doble del radio.

Ejemplo

Las monedas de 1 y 2 euros tienen diferente diámetro.

Eje de giro

La imagen muestra  la rueda de un coche deportivo

Definición

Es una barra, varilla o pieza similar que atraviesa un cuerpo  y le ayuda en un movimiento de giro.

Ejemplo

Las ruedas de un coche giran en torno a un eje de giro.

Número de dientes de un engranaje

La imagen muestra los engrnajes de una bicicleta

Definición

Es el número de dientes que tiene la rueda dentada (engranaje) a su alrededor.

Ejemplo

Los engranajes de una bicicleta tienen diferente número de dientes.

Controlando la velocidad

Habréis observado que muchos de los mecanismos que hemos visto hasta el momento realizan un movimiento de giro sobre sí mismos. Para ello precisan un eje sobre el que realizar ese giro.

Por otro lado habéis visto que los mecanismos nos permiten transmitir y transformar fuerzas y movimientos, pero, ¿podríamos controlar con exactitud la velocidad de giro de nuestros mecanismos?

Lectura facilitada

Muchos de los mecanismos que hemos visto realizan un movimiento de giro sobre sí mismos.

Para ello precisan un eje sobre el que realizar ese giro.

Los mecanismos nos permiten transmitir y transformar fuerzas y movimientos.

¿Podríamos controlar con exactitud la velocidad de giro de nuestros mecanismos?

¿Cómo giran los mecanismos?

Pensad en las poleas, engranajes, levas e incluso en  una bisagra. Todos ellos precisan de un eje sobre el que realizar un giro.

Esos ejes pueden girar solidarios (unidos/pegados) al mecanismo, por ejemplo en la rueda de fricción, o pueden girar libremente (no están pegados/unidos) como en el caso de la bisagra.

rueda friccion

eje solidario

bisagra

reloj

Si sujetamos el eje de una polea que gira libremente, la polea podrá girar. Sin embargo, si agarramos el eje de una polea solidaria, la polea no gira porque eje y polea están unidos.

Siempre que tengamos un elemento girando será importante conocer la velocidad a la que gira, esta velocidad se expresa en "revoluciones/vueltas por minuto" (rpm).

Por ejemplo, la aguja que marca los segundos en un reloj da una vuelta completa a la esfera del reloj en 1 minuto (60 segundos), ¿cuál sería en este caso su velocidad de giro?

cuentarevoluciones coche

En el caso de que las ruedas de un coche giren a una velocidad de 10 revoluciones por minuto (10 rpm), esas ruedas darán 10 vueltas completas sobre sí misma cada minuto.

Su velocidad de giro sería de 1 rpm , puesto que da una vuelta completa a la esfera del reloj en 1 minuto.

Lectura facilitada

Las poleas, engranajes y  levas precisan de un eje sobre el que girar.

Estos ejes pueden girar pegados al mecanismo, como en la rueda de fricción.

También pueden girar libremente como en una bisagra.

La velocidad de giro se expresa en "revoluciones/vueltas por minuto" (rpm).

Por ejemplo, la aguja que marca los segundos en un reloj, da una vuelta completa a la esfera del reloj en 1 minuto.

Su velocidad de giro sería de 1 rpm.

¿Cómo controlar su velocidad?

Para controlar la velocidad a la que giran nuestros mecanismos  necesitamos conocer algunos elementos comunes a la mayoría de ellos:elementos mecanismos

  • Eje conductor o motriz: es el que inicia el movimiento.
  • Rueda conductora o motriz: gira solidaria al eje conductor y transmite el movimiento a la rueda conducida.
  • Rueda conducida o de salida: recibe el giro de la rueda conductora
  • Eje conducido o de salida: gira con la rueda conducida y transmite el giro al elemento correspondiente.
  • D1 /Z1= diámetro / nº dientes de la rueda motriz o conductora.
  • D2 /Z2= diámetro/ nº dientes de la rueda conducida
  • N1 = velocidad de la rueda motriz o conductora. Se expresa en revoluciones por minuto( rpm.)
  • N2 = velocidad de la rueda conducida.

Si observas la imagen verás que aparece el número de dientes y la velocidad del engranaje motriz y del conducido (Z1=40 dientes, N1 = 200 rpm, Z2 = 20 dientes, N2 = 400 rpm). ¿Que relación encuentras entre el número de dientes de los engranajes y su velocidad?

Una rueda que gira a 200 rpm, dará 200 vueltas completas sobre si misma cada minuto.

Para las poleas hablaremos de diámetros y para los engranajes nos interesa el número de dientes que poseen

Exacto, el engranaje que tiene el doble de dientes, gira a la mitad de velocidad. En general las ruedas de mayor diámetro o número de dientes giran a menor velocidad

Lectura facilitada

Para controlar la velocidad a la que giran nuestros mecanismos  necesitamos conocer algunos elementos:

  • Rueda conductora o motriz: gira con el eje conductor.
  • Rueda conducida o de salida: recibe el giro de la rueda conductora.
  • Eje conducido o de salida: gira con la rueda conducida.

En las ruedas hablaremos de diámetros

  • D1 = diámetro de la rueda motriz
  • D2 = diámetro de la rueda conducida

 Para los engranajes nos interesa el número de dientes que poseen. Normalmente utilizamos Z1 y Z2.

  • N1 = velocidad de la rueda motriz . Se expresa en revoluciones por minuto - rpm.
  • N2= velocidad de la rueda conducida.

En la imagen verás  que el engranaje que tiene el doble de dientes, gira a la mitad de velocidad.

En general las ruedas de mayor diámetro o de mayor número de dientes giran a menor velocidad.

Profundiza

Podéis conocer un poco más a fondo como diseñar vuestros mecanismos para que adquieran una determinada velocidad viendo este video.

Localiza los elementos del mecanismo

2

Pulsa sobre las áreas o iconos activos de la imagen.

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El eje motriz en este caso es el eje que mueve la fuerza del agua al caer sobre las aspas,  ya que es el que inicia el movimiento

La polea motriz es la polea que gira solidaria con el eje del motriz, es decir, la que se mueve gracias al impulso del agua.

Correcto, el eje conducido o de salida es el que recibe el movimiento y lo transmite. En en este caso, el generador de electricidad necesario para encender la bombilla.

Correcto, la polea conducida o de salida es la polea que se mueve con el eje conducido. En este caso es  la polea del generador de electricidad, que provocará que se encienda la bombilla.

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Pregunta de Elección Múltiple

Pregunta

Observa la imagen. Sí  la rueda motriz tuviera un diámetro 20 cm y una velocidad de 40 rpm, y la rueda conducida un diámetro es de 10 cm. ¿Qué velocidad tendría la rueda conducida?   

Dos ruedas en contacto que giran

Respuestas

75 rpm.

20 rpm.

80 rpm.

Retroalimentación

Reflexiona en tu Diario de aprendizaje

Duración:
15 minutos
Agrupamiento:
Individual

Imagen del pictograma del diario de aprendizaje

Escribid en vuestro diario de aprendizaje cual es vuestra impresión después de ver esta información .

Estas preguntas pueden ayudaros a realizar esa reflexión:

  1. ¿Qué conocimientos son necesarios para poder construir nuestra maqueta para el parque biosaludable?
  2. Indica qué tipo de mecanismos entiendes mejor y en qué puedes ayudar con  ese conocimiento a tu equipo,  para realizar vuestra maqueta de máquinas de ejercicio.
  3. Piensa en 2 objetos de vuestra vida cotidiana que tengan algún mecanismo de los estudiados en esta fase, y explica qué tipo de mecanismos son.

Feito con eXeLearning (Nova xanela)