Ejercicios: Mecanismos de transformación del movimiento

Explica la diferencia entre un mecanismo de transmisión y uno de transformación del movimiento, con un ejemplo de cada uno: la cadena de la bicicleta frente al tornillo-tuerca de la llave de agua (el grifo). ¿Qué entra y qué sale en cada uno (giro o desplazamiento)?

Al girar una tuerca sobre un tornillo, la tuerca avanza a lo largo de la rosca. Explica qué transformación ocurre (giro en avance recto) y nombra dos objetos cotidianos que usen el mecanismo tornillo-tuerca, indicando qué se consigue con ese avance en cada uno.

La figura muestra un mecanismo biela-manivela: una rueda que gira (manivela), una barra articulada (biela) y una pieza que solo puede deslizarse entre dos guías (corredera).

Explica qué movimiento entra en el mecanismo y qué movimiento sale (qué hace la corredera mientras la manivela da vueltas completas) y nombra una máquina real donde ocurra esta transformación.

El piñón-cremallera es una rueda dentada que engrana con una barra también dentada. Explica qué transformación realiza y emparéjalo con su uso: (a) la dirección del carro, que convierte el giro del volante en el giro lateral de las ruedas, y (b) el sacacorchos de cremallera, que convierte el giro de la manivela en la subida del corcho.

Una leva es una pieza con forma de «pera» que, al girar, empuja a un seguidor haciéndolo subir y bajar. Explica qué transformación hace y por qué la forma de la leva decide el movimiento exacto del seguidor. Pon un ejemplo de máquina que use levas (máquina de coser, motor de carro).

El cigüeñal es un eje con codos, como varias manivelas seguidas, que convierte el ir y venir de los pistones en el giro del eje del motor. Explica en qué se parece a la biela-manivela y dónde lo encontramos en un carro: ¿qué movimiento entra por los pistones y qué movimiento sale hacia las ruedas?

Una excéntrica es una rueda cuyo eje no está en el centro: al girar, su borde empuja de forma parecida a una leva. Explica qué tiene de parecida y de distinta respecto a la leva y por qué una lijadora eléctrica usa una excéntrica para vibrar (una masa descentrada que gira).

El trinquete es una pieza con dientes inclinados y un pivote que deja girar un eje en un sentido y lo bloquea en el otro. Explica cómo funciona con el ejemplo del freno de mano del carro o de una llave de trinquete (la ratchet), y razona qué pasaría al pedalear una bicicleta si el piñón trasero no llevara trinquete (la rueda libre).

La figura muestra una leva girando con su seguidor apoyado encima; el movimiento del seguidor está por describir.

Describe con precisión qué hace el seguidor durante una vuelta completa de la leva (cuándo sube, cuándo baja, cuándo está más alto), explica de qué depende ese movimiento y razona cómo cambiaría si la leva fuera más «puntiaguda».

Identifica el mecanismo de transformación que hay en cada aparato y explica la transformación que hace: (a) el limpiaparabrisas del carro (un motor gira y las escobillas barren de lado a lado), (b) el taladro de columna antiguo (al girar una manivela, la broca baja en línea recta para taladrar) y (c) el péndulo de un reloj antiguo que mueve las agujas. Dibuja el esquema de uno de ellos.

Puedes hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.

En la bomba de pie para inflar cauchos, tú empujas el émbolo hacia abajo y... nada gira. Pero en el motor de combustión son los pistones los que empujan y el eje el que sale girando. Explica que la biela-manivela sirve en los dos sentidos (de giro a vaivén y de vaivén a giro) poniendo un ejemplo de cada dirección de uso.

El gato del carro levanta una tonelada girando una manivela pequeña: es un tornillo-tuerca. Explica por qué puede levantar tanto peso (cada vuelta avanza muy poco: mucha fuerza a cambio de mucho recorrido de giro) y qué ventaja práctica tiene que la tuerca no se «desenrosque» sola con el peso del carro.

Para mover una válvula de un motor se puede usar una leva o una excéntrica. Compara ambas soluciones: cuál permite diseñar el movimiento exacto de la válvula (cuánto sube y en qué momento) y cuál es más sencilla de fabricar, y razona por qué en los motores de carro ganaron las levas.

La rueda libre de la bicicleta lleva un trinquete: al pedalear hacia adelante arrastra la rueda, pero si dejas de pedalear la rueda sigue girando sin ti. Explica cómo lo consigue el trinquete (qué bloquea y qué deja libre) y qué pasaría en una bici «de piñón fijo», donde pedales y rueda van solidarios, al bajar una cuesta.

Quieres que una muñeca de un juguete salude (brazo arriba y abajo) al dar cuerda, que es un giro. Propón dos mecanismos distintos capaces de convertir ese giro en el vaivén del brazo (leva con seguidor y biela-manivela con excéntrica), dibuja ambos esquemas y valora cuál es más fácil de meter dentro del juguete.

Puedes hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.

Diseña un juguete mecánico: al girar una manivela, un pájaro de cartón sube y baja sobre el nido. Elige el mecanismo (leva, excéntrica o biela-manivela), dibuja el esquema completo con la manivela y el pájaro, justifica tu elección frente a las otras opciones y explica cómo harías que el pájaro subiera despacio y bajara de golpe.

Puedes hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.