Máquinas simples: las herramientas que mueven Colombia | ORBITECH

¿Qué son las máquinas simples?

Dispositivo que cambia la dirección o magnitud de una fuerza para facilitar el trabajo. ¡Sin ellas, levantar una carga de 100 kg sería imposible!
Piensa en ellas como 'ayudantes de fuerza' que multiplican lo que tú puedes hacer
Son la base de todas las máquinas complejas. Ejemplo: una bicicleta usa palancas (pedales) y ruedas.
Si desarmas cualquier máquina, encontrarás máquinas simples dentro
En Colombia las usas todos los días: desde la carretilla del mercado hasta el ascensor de tu edificio.
Observa tu entorno con mirada de ingeniero

Palanca: barra rígida que gira alrededor de un punto fijo (punto de apoyo). Ejemplo: el balancín en el parque de los niños en Medellín. $V M = \frac{d_{1}}{d_{2}}$
El más fuerte se acerca al punto de apoyo
Rueda y eje: la rueda gira alrededor de un eje central. Ejemplo: las ruedas de los buses articulados de Bogotá. $V M = \frac{r_{r u e d a}}{r_{e j e}}$
A mayor radio de la rueda, más fuerza multiplicas
Polea: rueda con cuerda que cambia la dirección de la fuerza. Ejemplo: el ascensor de la Torre Colpatria (240 m de altura). $V M = n$
n poleas móviles = n veces menos fuerza necesitas
Plano inclinado: superficie plana en ángulo para subir objetos. Ejemplo: las escaleras mecánicas del Centro Comercial Santafé. $V M = \frac{L}{h}$
A menor pendiente, menos fuerza aplicas
Cuña: pieza con forma de triángulo que separa objetos. Ejemplo: el machete de los campesinos cafeteros en Quindío. $V M = \frac{1}{\tan θ}$
A menor ángulo de la cuña, más fuerza ejerces
Tornillo: plano inclinado enrollado en un cilindro. Ejemplo: los tornillos usados en la construcción de casas rurales en Boyacá. $V M = \frac{2 π r}{p}$
Paso pequeño (p) = más fuerza multiplicada

La ventaja mecánica (VM) mide cuántas veces multiplicas tu fuerza. Ejemplo: VM=4 significa que aplicas 50 N y levantas 200 N. $V M = \frac{F_{s a l i d a}}{F_{e n t r a d a}}$
VM > 1: ganas fuerza; VM < 1: ganas distancia
En una polea móvil, VM = número de cuerdas que sostienen la carga.
Cuenta las cuerdas que van hacia arriba desde la carga
En un plano inclinado, VM = longitud de la rampa / altura.
Mide con pasos: 4 pasos de largo y 1 de alto = VM=4
La VM nunca es infinita: siempre hay pérdida por rozamiento.
Frota tus manos: ¡el calor es energía perdida!

V M = \frac{F_{s a l i d a}}{F_{e n t r a d a}}

Transporte: los buses de Medellín usan ruedas y ejes para mover toneladas de pasajeros cada día.
Fíjate en las ruedas del Metroplus
Agricultura: los molinos de caña de azúcar en el Valle del Cauca usan ruedas y ejes para extraer jugo.
Visita una hacienda panelera
Construcción: las grúas en Bogotá usan poleas para levantar vigas de acero en edificios como la BD Bacatá.
Observa las obras en Chapinero
Turismo: el teleférico de Medellín usa poleas para subir a los visitantes al cerro Nutibara.
VM ≈ 3 en cada tramo
Hogar: el abrelatas es una cuña que corta la lata de atún que compras en el supermercado.
¡Es la cuña más pequeña que usas!

Confundir la fuerza aplicada con la fuerza de salida. ¡La VM siempre es salida/entrada!
Escribe siempre $F_{s} a l i d a$ / $F_{e} n t r a d a$
Olvidar las unidades: fuerza en newtons (N), distancia en metros (m).
1 kg ≈ 10 N en la Tierra
No identificar el punto de apoyo en una palanca. ¡Es clave para calcular VM!
Dibuja un punto rojo en el diagrama
Pensar que una VM baja es mala: a veces ganas velocidad en lugar de fuerza.
En una bicicleta, VM baja = más velocidad
No considerar el rozamiento en cálculos reales.
Añade un 10% de pérdida en tus cálculos

En una palanca, aplicas 30 N a 2 m del punto de apoyo y levantas 60 N. ¿Cuál es la VM?
Usa VM = $F_{s} a l i d a$ / $F_{e} n t r a d a$
Respuesta: VM = 60/30 = 2. La distancia del lado de la carga es 1 m.
Verifica con F1*d1 = F2*d2
Si usas una polea móvil para levantar 100 N, ¿qué fuerza aplicas?
VM = n = 2 → $F_{a} p l i c a d a$ = 50 N
En un plano inclinado de 4 m de largo y 1 m de alto, ¿cuál es la VM?
VM = L/h = 4/1 = 4

Las seis máquinas simples se definieron en el Renacimiento Wikipedia, siglo XVI: Los científicos del siglo XVI como Galileo estudiaron su funcionamiento
El teleférico de Medellín se inauguró el 2004-12-30: Usa poleas para transportar 3000 pasajeros por hora al cerro Nutibara
El cerro de Monserrate en Bogotá se sube con escaleras mecánicas que funcionan como planos inclinados: Recorre 800 m de altura con VM ≈ 5
En la Zona Cafetera, los molinos usan ruedas y ejes desde hace más de un siglo: Transforman la energía hidráulica en movimiento para moler café