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MÁQUINAS SIMPLES7CAPÍTULO 7: MÁQUINAS SIMPLES 73UNA MÁQUINA es cualquier dispositivo con el cual se puede cambiar la magnitud, la dirección o el método deaplicación de una fuerza para obtener algún provecho. Ejemplos de máquinas simples son la palanca, el plano inclinado,la polea, la biela (manivela) y el árbol (eje) y el gato.EL PRINCIPIO DE TRABAJO de una máquina en operación continua es el siguiente:Trabajo de entrada trabajo útil de salida trabajo para vencer la fricciónEn las máquinas con tiempos de operación cortos, parte del trabajo de entrada se puede utilizar para almacenar energíadentro de la máquina. Por ejemplo, estirar un resorte interno o elevar una polea móvil.VENTAJA MECÁNICA: La ventaja mecánica real (VMR) de una máquina se define como:fuerza ejercida por la máquina sobre la cargaVMR razón de fuerzas fuerza utilizada para operar la máquinaLa ventaja mecánica ideal (VMI) de una máquina esVMI razón de distancias desplazamiento de la fuerza de entradadesplazamiento de la cargaComo siempre hay fricción, la VMR siempre es menor que la VMI. En general, tanto la VMR como la VMI sonmayores que uno.LA EFICIENCIA de una máquina se define comotrabajo de salida potencia de salidaEficiencia trabajo de entrada potencia de entradaLa eficiencia también es igual a la razón VMRVMI.PROBLEMAS RESUELTOS7.1 [I] En una cabria (aparejo, pescante), se levanta una carga 10 cm por cada 70 cm de desplazamiento de lacuerda utilizada para operar el dispositivo. ¿Cuál es la mínima fuerza de entrada necesaria para levantaruna carga de 5.0 kN?La situación más ventajosa posible es aquella en la cual todo el trabajo de entrada se utiliza para levantarla carga, esto es, donde la fricción u otros mecanismos de pérdida son despreciables. En tales casos,Trabajo de entrada trabajo de levantamientoSi la carga se levanta una distancia s, el trabajo de levantamiento es de (5.0 kN)(s). Sin embargo, la fuerza deentrada F debe realizar trabajo en una distancia de 7.0s. La ecuación anterior se convierte en(F)(7.0s) (5.0 kN)(s)que da F 0.71 kN como la fuerza mínima requerida.7.2 [III] Una máquina de aparejos levanta una carga de 3 000 kg a una altura de 8.00 m en un tiempo de 20.0 s.Al mecanismo se le suministra una potencia de 18.0 hp. Calcule a) el trabajo de salida, b) la potencia desalida y la potencia de entrada y c) la eficiencia del mecanismo y del sistema de aparejos.a) Trabajo de salida (fuerza de levantamiento)(altura) (3 000 9.81 N)(8.00 m) 235 kJwww.FreeLibros.com73