Estudios De La Naturaleza

1. Maquinas simples:

Las maquinas son artefactos destinados a realizar trabajos mediante la aplicación de fuerzas.

La fuerza es la capacidad de realizar una acción, hacer un trabajo, originar un desplazamiento o una deformación. Si la fuerza es constante se producirá más trabajo cuanto mayor sea el desplazamiento.

Una máquina simple es un artefacto mecánico que transforma un movimiento en otro diferente, valiéndose de la fuerza recibida para entregar otra de magnitud, dirección o longitud de desplazamiento distintos a la de la acción aplicada.

Se denominan máquinas a ciertos aparatos o dispositivos que se utilizan para transformar o compensar una fuerza resistente o levantar un peso en condiciones más favorables.

Es decir, realizar un mismo trabajo con una fuerza aplicada menor, obteniéndose una ventaja mecánica.

Esta ventaja mecánica comporta tener que aplicar la fuerza a lo largo de un recorrido (lineal o angular) mayor. Además, hay que aumentar la velocidad para mantener la misma potencia.

Las primeras máquinas eran sencillos sistemas que facilitaron a hombres y mujeres sus labores, hoy son conocidas como máquinas simples.

La rueda, la palanca, la polea simple, el tornillo, el plano inclinado, el polipasto, el torno y la cuña son algunas máquinas simples. La palanca y el plano inclinado son las más simples de todas ellas.

En general, las maquinas simples son usadas para multiplicar la fuerza o cambiar su dirección, para que el trabajo resulte más sencillo, conveniente y seguro.

Ejemplos de máquinas simples:

• Palanca

Una palanca es, en general, una barra rígida que puede girar alrededor de un punto fijo llamado punto de apoyo o fulcro.

La fuerza que se aplica se suele denominar fuerza motriz o potencia y la fuerza que se vence se denomina fuerza resistente, carga o simplemente resistencia.

• Polea

La polea sirve para elevar pesos a una cierta altura. Consiste en una rueda por la que pasa una cuerda a la que en uno de sus extremos se fija una carga, que se eleva aplicando una fuerza al otro extremo. Su función es doble, puede disminuir una fuerza, aplicando una menor, o simplemente cambiar la dirección de la fuerza. Si consta de más de una rueda, la polea amplifica la fuerza. Se usa, por ejemplo, para subir objetos a los edificios o sacar agua de los pozos.

Las poleas pueden presentarse de varias maneras:

1. Polea fija: solo cambia la dirección de la fuerza. La polea está fija a una superficie.

2. Polea móvil: se mueve junto con el peso, disminuye el esfuerzo al 50%.

3. Polea pasto, polipasto o aparejo: Formado por tres o más poleas en línea o en paralelo, se logra una disminución del esfuerzo igual al número de poleas que se usan.

• Polipasto

Se llama polipasto a un mecanismo que se utiliza para levantar o mover una carga aplicando un esfuerzo mucho menor que el peso que hay que levantar.

Estos mecanismos se utilizan mucho en los talleres o industrias que manipulan piezas muy voluminosas y pesadas porque facilitan la manipulación, elevación y colocación de estas piezas pesadas, así como cargarlas y descargarlas de los camiones que las transportan.

Suelen estar sujetos a un brazo giratorio que hay acoplado a una máquina, o pueden ser móviles guiados por raíles colocados en los techos de las naves industriales.

Los polipastos tienen varios tamaños o potencia de elevación, los pequeños se manipulan a mano y los más grandes llevan incorporados un motor eléctrico.

• Rueda

Máquina simple más importante que se conoce, no se sabe quién y cuándo la descubrió o inventó; sin embargo, desde que el hombre utilizó la rueda la tecnología avanzó rápidamente, podemos decir que a nuestro alrededor siempre está presente algún objeto a situación relacionado con la rueda, la rueda es circular.

• Plano inclinado

El plano inclinado permite levantar una carga mediante una rampa o pendiente. Esta máquina simple descompone la fuerza del peso en dos componentes: la normal (que soporta el plano inclinado) y la paralela al plano (que compensa la fuerza aplicada). De esta manera, el esfuerzo necesario para levantar la carga es menor y, dependiendo de la inclinación de la rampa, la ventaja mecánica es muy considerable.

Al igual que las demás máquinas simples cambian fuerza por distancias. El plano inclinado se descubre por accidente ya que se encuentra en forma natural, el plano inclinado es básicamente un triángulo donde su utiliza la hipotenusa, la función principal del plano inclinado es levantar objetos por encima de la Horizontal.

El plano inclinado puede presentarse o expresar también como cuña o tornillo.

• Cuña

Se forma por dos planos inclinados opuestos, las conocemos comúnmente como punta, su función principal es introducirse en una superficie.

Ejemplo: Flecha, hacha, navaja, desarmado, picahielo, cuchillo.

• Tornillo

Plano inclinado enrollado, su función es la misma del plano inclinado pero utilizando un menor espacio.

Ejemplos: escalera de caracol, carretera, saca corcho, resorte, tornillo, tuerca, rosca.

• Nivel o torno

Máquina simple constituida por un cilindro en donde enredar una cuerda o cadena, se hace girar por medio de una barra rígida doblada en dos ángulos rectos opuestos. Como todas las máquinas simples el torno cambia fuerza por distancia, se hará un menor esfuerzo entre más grande sea el diámetro.

Ejemplos: grúa, fonógrafo, pedal de bicicleta, perilla, arranque de un auto antiguo, grúa, ancla, taladro manual.

2. Propiedades físicas de la materia:

2.1. Materia:

Podemos definir la materia como todo aquello que ocupa un espacio y tiene masa.

Las propiedades comunes a toda la materia, ya sea solida, liquida o gaseosa, son:

• Ocupa un espacio.

• Tiene masa

Pero hay otra propiedad común a toda la materia: la temperatura o nivel de calor.

2.2. La Masa:

Es la cantidad de materia que tiene un cuerpo.

Las balanzas son instrumentos que utilizamos para determinar comparativamente la masa de los cuerpos; el procedimiento de comparar masas se llama pesadas.

2.3. El volumen:

Es el espacio ocupado por un cuerpo y representa una propiedad común a todos los estados de la materia.

La unidad patrón de volumen es el litro (L) y como submúltiplo utilizamos el mililitro (ml) o centímetro cubico (cm3).

En el laboratorio se usan instrumentos especiales para medir pequeños volúmenes: cilindro graduado, bureta y pipeta.

2.4. La temperatura:

Es el nivel de calor que tiene un cuerpo y lo determinamos mediante instrumentos especiales llamados termómetros.

La unidad de temperatura es el grado centígrado (ºC), que corresponde a cada una de las 100 divisiones de la escala centígradas.

2.5. Estados físicos de la materia:

La materia se puede encontrar en tres formas básicas: solida, liquida y gaseosa. Cada una de estas formas o estados tienen sus propias características.

2.5.1. Estado sólido:

Las partículas que lo componen están muy próximas entre sí y en posición más o menos fija:

• sus moléculas están estrechamente unidas por fuerzas intermoleculares que las mantienen rígidamente unidas y ordenadas;

• las fuerzas de cohesión de unas moléculas con otras son mayores que las fuerzas de repulsión;

• tienen forma constante que no cambian fácilmente;

• su volumen es constante y casi inalterable ante los cambios pequeños de temperatura.

• Ejemplos de sólidos: hielo, roca, hierro, cerámica, etc.

2.5.2. Estado liquido:

Las moléculas están más distanciadas que en los sólidos y las fuerzas intermoleculares son menores:

• Sus partículas tienen cierto movimiento desplazándose unas sobre otras; por eso son fluidos;

• Toman la forma del recipiente que los contiene;

• Su volumen es prácticamente constante ya que no es fácil comprimirlos;

• Ejemplos de líquidos: agua, sangre, Alcohol, mercurio, etc.

2.5.3. Estado gaseoso:

Las moléculas que los forman están muy distanciados entre sí pues las fuerzas de repulsión son grandes:

• Las moléculas se separan todo lo posible y se mueven a gran velocidad.

• Expansibilidad es la tendencia de los gases a ocupar todo el espacio disponible;

• Compresibilidad es la capacidad que tiene de ocupar menor espacio, pero aumenta la presión;

• Difusibilidad es la capacidad de las moléculas en estado gaseoso de mezclarse con las de otros gases.

• Ejemplo: Vapor, Hidrogeno, Gas, Metano, Propano, Butano, Ozono, Nitrógeno, Oxigeno, Humo

3. Fuerzas intermoleculares:

Las moléculas que forman la materia están sometidas a fuerzas de naturaleza eléctrica que ejercen unas sobre otras. Éstas son llamadas fuerzas moleculares y son las responsables de que las moléculas de un cuerpo se encuentren a distancias determinadas entre sí.

Las fuerzas intermoleculares se manifiestan tanto entre porciones de dos sustancias diferentes como entre porciones de un mismo material.

Las fuerzas intermoleculares son de atracción y repulsión, las cuales son causantes de los choques o colisiones entre mellas y de los movimientos que tienen lugar dentro de los materiales.

3.1. Cohesión:

Es la fuerza de atracción intermolecular que actúa entre dos porciones o moléculas adyacentes de una sustancia.

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