Los movimientos desde una perspectiva mecánica

MECÁNICA Y MECANISMOS 4° AÑO Ciclo Orientado o Segundo Ciclo APRENDIZAJES ESPECIFICOS

EJE: LOS MOVIMIENTOS DESDE UNA PERSPECTIVA MECÁNICA

Comprender el movimiento de los cuerpos desde su contextualización mecánica en su expresión integra y compleja.

  Descripción y análisis de los distintos tipos de movimientos (rectilíneo o circular, uniforme o variado) aplicados en dispositivos relacionados con el sector electromecánico

Descripción de las leyes y fórmulas que rigen los movimientos.

 Interpretación de los variables intervinientes en el movimiento, tales como velocidad angular y tangencial, aceleración centrípeta y tangencial. 

 Descripción de movimientos rototraslatorios.

 Identificación del centro instantáneo de rotación.

 EJE: LOS MOVIMIENTOS Y SUS CAUSAS. Integrar las leyes de la gravitación universal en las interacciones mecánicas.

 Descripción de las leyes de la dinámica como base para el estudio de la mecánica. 

Identificación de fuerzas centrifugas y centrípetas en los cuerpos rígidos en los movimientos circulares. 

 Composición de la energía mecánica; a través del análisis de energías acumuladas en un cuerpo rígido la energía cinética Definición del principio de la cantidad de movimiento.

 EJE: INTERACCIÓN DE PIEZAS MECÁNICAS: ROZAMIENTOS Distinguir la interacción y los elementos en contacto entre piezas mecánicas.

 Reconocer la figura de plano inclinado, analizando la aparición de fuerzas y su relación con las leyes de la dinámica.

 Identificación de las fuerzas actuantes en la interacción entre dos cuerpos en un plano inclinado.

 Identificación de los rozamientos de primera especie. 

 Discriminación de los diferentes instantes del rozamiento y sus coeficientes estático y dinámico.

  Determinación del trabajo y la potencia consumida durante el movimiento. Reconocer la importancia de la dinámica en los elementos en contacto.

  Aplicación de principios de la física en elementos mecánicos que manifiestan movimientos y contacto entre ellos.

  Interpretación y cálculo de los momentos flectores y torsores en los elementos de acople y transmisión, los diagramas característicos de momentos. Reconocer los tipos de rozamientos entre piezas mecánicas móviles.

  Interpretación de los rozamientos de primera especie: leyes intervinientes y sus coeficientes.

  Identificación del plano inclinado con rozamiento, las características del mismo y las diferentes aplicaciones que surgen a partir de su análisis.

 Determinación de trabajo y potencia de rozamiento, ante la necesidad tecnológica de aumentar los rendimientos de los sistemas.

  Identificación y aplicación de rozamiento de segunda especie en rodamientos, describiendo las interacciones en su interior.

  Discriminación de la fricción existente entre elementos que se encuentran en contacto y rodando.

  Interpretación de las leyes existentes en los rozamientos de segunda especie.

 Descripción del rozamiento interviniente en un eje de sujeción o acople.

Maquinas simples

Transformación de movimientos en mecanismos

Poleas y polipastos

Cuadernillo de Mecánica y Mecanismos

[pic 1]

Año:

Curso y división : 4to 1era

Modalidad: Electromecanica

Profesor: Franco Guardati

Alumno:

Escuela: Ing. Carlos Fader

En el sector electromecánico, los movimientos que se emplean en los dispositivos son esenciales para transformar la energía eléctrica en trabajo mecánico. Existen varios tipos de movimientos que se aplican según la función y el diseño del dispositivo, los cuales se pueden clasificar en función de su trayectoria (rectilíneo o circular) y la naturaleza de su velocidad (uniforme o variada). A continuación, se describe cada uno de estos tipos de movimientos y su relación con los dispositivos electromecánicos:

1. Movimiento Rectilíneo

El movimiento rectilíneo es aquel en el que un cuerpo se desplaza a lo largo de una línea recta, sin cambiar de dirección. Este tipo de movimiento es común en mecanismos donde se busca un desplazamiento directo, lineal, sin curvas.

• Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU): En este tipo de movimiento, la velocidad es constante a lo largo del tiempo. Esto implica que el objeto se mueve en línea recta sin cambiar su rapidez. Los sistemas que realizan un movimiento rectilíneo uniforme suelen utilizar mecanismos como motores eléctricos con control de velocidad constante. 

El MRU se rige por la Ley de Inercia de Newton, que establece que un cuerpo se mantiene en reposo o en movimiento uniforme y rectilíneo a menos que una fuerza externa lo obligue a cambiar su estado.

[pic 2]

V= Velocidad

t= Tiempo transcurrido

x= Distancia recorrida

• Aplicaciones:

• Actuadores lineales: Usados para mover una carga de forma rectilínea, como en sistemas hidráulicos o electromecánicos (por ejemplo, pistones en maquinaria industrial).
• Trenes de alta velocidad: Los motores eléctricos de estos sistemas pueden generar un movimiento rectilíneo uniforme.

 Ejercicios resueltos:

En el Gran Premio de España, Colapinto toma una recta a 340km/h. Si la recta es de 850m, ¿cuántos segundos le tomó recorrerla?

V= 340km/h

= 850m

T= ?

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Para resolver este problema utilizamos la formula de velocidad promedio.

Formula para averiguar la posición en función del tiempo

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Recordemos que X es el símbolo para distancia pero en este caso se va a tomar en cuenta la distancia en función del tiempo, es decir la distancia final ya que la inicial siempre va a ser cero.

• Movimiento Rectilíneo Variado (MRV): Aquí, la velocidad no es constante, y puede acelerarse o desacelerarse dependiendo de las condiciones del sistema. La variación de la velocidad está asociada a un cambio en la energía o a un control dinámico.

Formulas:

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En las dos primeras ecuaciones podemos ver que teneos dos formas diferente de averiguar Vf (Velocidad final) solamente que en la primera se usa para cuando no tenemos el Tiempo como dato y en la segunda no tenemos la Distancia.

Para las dos ecuaciones siguientes que se usan para averiguar la distancia en la primera no tenemos la Aceleración como dato y en la segunda no tenemos la Vf (Velocidad final).

De estas ecuaciones podemos despejar para averiguar cualquier incógnita que nos presente el problema a resolver.

Por ejemplo:

Cuánto tardará un automóvil en alcanzar una velocidad de 60km/h, si parte del reposo con una aceleración de 20km/h2?

Vf= 60km/h    Vo= 0    a= 20km/h2    t=?

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Aplicaciones:

• Elevadores o grúas: Donde el control de velocidad es fundamental para garantizar la seguridad y eficiencia de la carga.
• Transportadores de cintas: Estos sistemas suelen tener variadores de velocidad que controlan el ritmo con el que los materiales se mueven de forma lineal.

2. Movimiento Circular

El movimiento circular se refiere al desplazamiento de un objeto alrededor de un eje central, generando una trayectoria en forma de círculo. Es uno de los tipos más comunes en sistemas electromecánicos.

• Movimiento Circular Uniforme (MCU): En este caso, el objeto que se mueve a lo largo de una trayectoria circular mantiene una velocidad angular constante. La velocidad de rotación no varía, y el sistema realiza un giro continuo a la misma velocidad. Se caracteriza por tener una velocidad angular constante, un radio constante y una aceleración centrípeta. 

Formulas

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[pic 22]

T= Periodo                                        VT= Relación entre velocidad tangencial y angular

f= Frecuencia                                ac= Aceleración centrípeta

Vt= Velocidad Tangencial                        R= Radio

w= Velocidad Angular

• Aplicaciones:

• Motores eléctricos: Muchos dispositivos electromecánicos, como ventiladores, bombas o generadores, operan con motores que generan un movimiento circular uniforme.
• Relojes: Los mecanismos internos de un reloj de cuerda o eléctrico generan movimiento circular uniforme para indicar el tiempo.

• Movimiento Circular Variado (MCV): En este tipo de movimiento, la velocidad angular del objeto cambia con el tiempo. Esto puede ser el resultado de una aceleración o desaceleración controlada por un sistema de control de velocidad variable.

Características a tener en cuenta:

• La velocidad angular del objeto cambia de forma uniforme.
• La aceleración angular permanece constante.
• La magnitud de la velocidad angular aumenta o disminuye de forma constante en cada unidad de tiempo.

= Aceleracion lineal o tangencal [pic 31][pic 32]

α= Aceleración angular [pic 33]

= Velocidad tangencial inicial (m/s)[pic 34]

= Velocidad tangencial final (m/s)[pic 35]

= Velocidad angular inicial (rad/s)[pic 36]

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