�Una máquina simple es un dispositivo mecánico que cambia la dirección o la magnitud de una fuerza.2 3 Las máquinas simples también se pueden definir como los mecanismos más sencillos que utilizan una ventaja mecánica(también llamada relación de multiplicación) para incrementar una fuerza.4 Por lo general, el término se refiere a lasseis máquinas simples clásicas que fueron clasificadas y estudiadas por los científicos del Renacimiento:5
�Palanca
�Torno
�Polea
�Plano inclinado
�Cuña
�Tornillo
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�Desde los albores de la Revolución Industrial hasta la actualidad, la concepción teórica de las máquinas ha evolucionado de forma considerable. Sin embargo, el concepto clásico de máquina simple sigue manteniendo su vigencia, tanto por su significación histórica, como por ser un valioso elemento didáctico utilizado ampliamente en la enseñanza de algunas nociones básicas de la física.
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las maquinas simples clasicas
�Palanca
�La palanca es una barra rígida con un punto de apoyo, llamado fulcro, a la que se aplica una fuerza y que, girando sobre el punto de apoyo, vence una resistencia. Se cumple la conservación de la energía y, por lo tanto, la fuerza aplicada por su espacio recorrido ha de ser igual a la fuerza de resistencia por su espacio recorrido
�Torno
�El torno es una máquina simple con forma de cilindro que gira libremente alrededor de su eje, de forma que permite arrollar una cuerda o un cable del que se suspenden cargas que se necesita desplazar verticalmente.
�Polea
�La polea es un dispositivo mecánico de tracción constituido por una rueda acanalada o roldana por donde pasa una cuerda, lo que permite transmitir una fuerza en una dirección diferente a la aplicada. Además, formando aparejos o polipastos de dos o más poleas es posible también aumentar la magnitud de la fuerza transmitida para mover objetos pesados, a cambio de la reducción del desplazamiento producido.
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�Plano inclinado
�En el plano inclinado se aplica una fuerza para vencer la resistencia vertical del peso del objeto a levantar. Dado el principio de conservación de la energía, cuanto más pequeño sea el ángulo del plano inclinado, más peso se podrá elevar con la misma fuerza aplicada, pero a cambio, la distancia a recorrer será mayor.
�Cuña
�La cuña transforma una fuerza vertical en dos fuerzas horizontales de sentido contrario. El ángulo de la cuña determina la proporción entre las fuerzas aplicadas y la resultante, de un modo parecido al plano inclinado. Es el caso de hachas o cuchillos.
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�Tornillo
�El mecanismo de rosca transforma un movimiento giratorio aplicado a un volante o manilla, en otro rectilíneo en el husillo, mediante un mecanismo de tornillo y tuerca. La fuerza aplicada por la longitud de la circunferencia del volante ha de ser igual a la fuerza resultante por el avance del husillo. Dado el gran desarrollo de la circunferencia y el normalmente pequeño avance del husillo, la relación entre las fuerzas es muy grande. Herramientas como el gato del coche o el sacacorchos derivan del funcionamiento del tornillo.
�Pese al carácter tradicional de la lista anterior, no es infrecuente encontrar listas que incluyan algún elemento mecánico distinto. Por ejemplo, algunos autores consideran a la cuña y al tornillo como aplicaciones del plano inclinado; otros incluyen a la rueda como una máquina simple; también se considera el eje con ruedas una máquina simple, aunque sea el resultado de juntar otras dos máquinas simples
�Tuerca Husillo La maquina simple conocida como tuerca husillo se basa en la asociación de un tornillo con una tuerca. Al aplicar fuerza para hacer girar al tornillo (husillo) este produce en la tuerca desplazamiento rectilíneo. Es decir, transforma movimiento giratorio en rectilíneo
�Biela - Manivela La maquina simple conocida como Biela-manivela es un mecanismo que transforma un movimiento circular en rectilíneo o viceversa. La manivela es una barra rígida que conecta en un extremo con el elemento de rotación y en el otro con uno de los extremos de la biela. La biela es una barra rígida que conecta en uno de sus extremos con la manivela y en el otro con un embolo o pistón que, al recibir el empuje o jale de este se mueve de forma alternada en dos direcciones, pero siempre de manera rectilínea
�Rueda Pieza circular que gira en torno a un eje. Más que una maquina en si, se trata de un elementos de maquinas, que es el nombre que reciben todas aquellas piezas o elementos más sencillos que correctamente ensamblados constituyen una máquina completa y en funcionamiento.
�Una máquina simple utiliza una única fuerza aplicada transformándola en una fuerza resultante, que realiza un trabajo desplazando una sola carga (o venciendo una fuerza resistente). Si se omiten las pérdidas por rozamiento, el trabajo realizado por la fuerza aplicada es igual al trabajo realizado por la fuerza resultante sobre la carga. La máquina puede aumentar la magnitud de la fuerza aplicada a lo largo de una determinada distancia (al transformarla en la fuerza resultante), pero a costa de una disminución proporcional en la distancia recorrida por la carga. La relación entre la fuerza aplicada y la fuerza resultante se denomina ventaja mecánica.
�Las máquinas simples pueden ser consideradas como los "bloques de construcción" elementales a partir de los que se diseñan máquinas más complejas (denominadas en ocasiones "máquinas compuestas"8 9 4 10 como por ejemplo, el mecanismo de una bicicleta, donde se utilizan ruedas, palancas y poleas).11 12 La ventaja mecánica de una máquina compuesta es el producto de las ventajas mecánicas de las máquinas simples de las que está compuesta.
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Historia
�La idea de máquina simple se originó alrededor del siglo III a. C. con el físico griego Arquímedes, que estudió la palanca, la polea, y eltornillo.4 13 Descubrió el principio de ventaja mecánica, reflejada en la famosa frase tradicionalmente atribuida14 a Arquímedes con respecto a la palanca: "Dame un punto de apoyo, y moveré la Tierra." (en griego, δῶς μοι πᾶ στῶ καὶ τὰν γᾶν κινάσω)15 con la que expresaba su comprensión de que no hay límite a la cantidad de amplificación de la fuerza que se podría lograr mediante el uso de la ventaja mecánica. Posteriormente, otros físicos griegos definieron las cinco máquinas clásicas simples (sin incluir el plano inclinado) y fueron capaces de calcular con mayor o menor propiedad su ventaja mecánica.9 Por ejemplo, Herón de Alejandría (hacia 10-75 dC) en su obra Mecánica incluye su famosa lista de cinco mecanismos que pueden "poner una carga en movimiento": palanca, torno, polea,cuña, y tornillo,13 describiendo su fabricación y usos.16 Sin embargo la comprensión de los griegos se limitaba a la estática de las máquinas simples (el equilibrio de fuerzas); y no incluía la consideración de efectos dinámicos, el equilibrio entre la fuerza y la distancia, o el concepto de trabajo mecánico.
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�Durante el Renacimiento la dinámica de las potencias mecánicas, como fueron llamadas las máquinas simples, comenzó a ser estudiada desde el punto de vista de lo lejos que se podía izar una carga, o de la fuerza que se podía aplicar. Esto condujo finalmente al nuevo concepto de trabajo mecánico. En 1586, el ingeniero flamenco Simon Stevin dedujo la ventaja mecánica del plano inclinado, lo que llevó a incluirlo con las otras máquinas simples. La teoría dinámica completa de las máquinas simples fue elaborada por el científico italianoGalileo Galilei en 1600 en su obra Le Meccaniche (Sobre la mecánica), en la que mostraba la similitud matemática subyacente de las distintas máquinas.17 18 Fue el primero en comprender que las máquinas simples no crean energía, si no que solamente la transforman.�Durante el Renacimiento la dinámica de las potencias mecánicas, como fueron llamadas las máquinas simples, comenzó a ser estudiada desde el punto de vista de lo lejos que se podía izar una carga, o de la fuerza que se podía aplicar. Esto condujo finalmente al nuevo concepto de trabajo mecánico. En 1586, el ingeniero flamenco Simon Stevin dedujo la ventaja mecánica del plano inclinado, lo que llevó a incluirlo con las otras máquinas simples. La teoría dinámica completa de las máquinas simples fue elaborada por el científico italianoGalileo Galilei en 1600 en su obra Le Meccaniche (Sobre la mecánica), en la que mostraba la similitud matemática subyacente de las distintas máquinas.17 18 Fue el primero en comprender que las máquinas simples no crean energía, si no que solamente la transforman.
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�Las reglas clásicas de la fricción por deslizamiento en las máquinas fueron descubiertas por Leonardo da Vinci (1452-1519), pero no las incluyó en sus cuadernos. Fueron redescubiertas por Guillaume Amontons (1699) y desarrolladas por Charles-Augustin de Coulomb(1785).19
�La mecánica moderna ha ampliado la noción sobre las máquinas simples, que describían de forma demasiado sucinta la gran variedad de máquinas complejas que surgieron a partir de la Revolución Industrial. Desde el siglo XIX, distintos autores han compilado listas ampliadas de "máquinas simples", a menudo utilizando términos como máquinas básicas,11 máquinas compuestas,8 o elementos de una máquina, para distinguirlas de las máquinas simples clásicas anteriores. A finales de 1800, Franz Reuleaux20 había identificado cientos de mecanismos elementales, que calificaba como máquinas simples. Representaciones del diseño (KMODDL) de estos dispositivos se pueden encontrar en los modelos cinemáticos de la página web de la Universidad de Cornell.21
(Véase: Enlace al catálogo de mecanismos de Cornell)
�A partir de 1970, con la progresiva generalización de las tecnologías digitales, se han desarrollado numerosas herramientas de diseño asistido por computadora (Autodesk Inventor, SolidWorks, Pro/ENGINEER, CATIA y Solid Edge están entre las de mayor difusión) que incluyen en sus rutinas la modelización de diversos mecanismos, permitiendo visualizar de forma virtual el comportamiento cinemático de los dispositivos diseñados.
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