Objetivos generales de la asignatura

Conocer la formulación de la Mecánica, en forma cinemática y dinámica, de manera de interpretar sistemas mecánicos básicos. Conocer los distintos elementos mecánicos que componen los mecanismos utilizados en la industria. Analizar y comprender el funcionamiento y el comportamiento de los mecanismos reales.

Objetivos específicos

Conocimiento a alcanzar

Lograr la plena interpretación de los sistemas mecánicos haciendo uso de las aplicaciones de la Mecánica al cinematismo de los Mecanismos. Identificar los elementos mecánicos y mecanismos comunes, de manera que posibilite la optimización de los recursos y el desarrollo completo de sus potencialidades .

Capacidades a promover

Promover y desarrollar la capacidad de comprender el funcionamiento de los mecanismos y su utilización optimizada en proyectos mecánicos.

Aptitud a desarrollar

Desarrollar las aptitudes necesarias para la selección adecuada de los distintos mecanismos empleados en los sistemas mecánicos .

Programa analítico de la asignatura

Unidad Nº 1: Análisis Topológico de mecanismos.

Unidad Nº 2: Análisis cinemático de mecanismos con movimiento plano

Unidad Nº 3: Análisis dinámico en mecanismos con movimiento conocido

Segunda ley de Newton del movimiento. Derivada temporal del momento lineal
La segunda ley del movimiento de Newton dice que

«

el cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime.^[1]

»

Esta ley explica qué ocurre si sobre un cuerpo en movimiento (cuya masa no tiene por qué ser constante) actúa una fuerza neta: la fuerza modificará el estado de movimiento, cambiando la velocidad en módulo o dirección. En concreto, los cambios experimentados en la cantidad de movimiento de un cuerpo son proporcionales a la fuerza motriz y se desarrollan en la dirección de esta; esto es, las fuerzas son causas que producen aceleraciones en los cuerpos. Consecuentemente, hay relación entre la causa y el efecto, esto es, la fuerza y la aceleración están relacionadas. Dicho sintéticamente, la fuerza se define simplemente en función del momento en que se aplica a un objeto, con lo que dos fuerzas serán iguales si causan la misma tasa de cambio en el momento del objeto.

En términos matemáticos esta ley se expresa mediante la relación:

${\vec {F}}_{\text{net}}={\mathrm {d} {\vec {p}} \over \mathrm {d} t}$

Donde ${\vec {p}}$ es la cantidad de movimiento y ${\vec {F}}$ la fuerza total. Si suponemos la masa constante y nos manejamos con velocidades que no superen el 10% de la velocidad de la luz podemos reescribir la ecuación anterior siguiendo los siguientes pasos:

Sabemos que ${\vec {p}}$ es la cantidad de movimiento, que se puede escribir m.V donde m es la masa del cuerpo y V su velocidad.

${\vec {F}}_{\text{net}}={\mathrm {d} (m.{\vec {V}}) \over \mathrm {d} t}$

Consideramos a la masa constante y podemos escribir ${\mathrm {d} {\vec {V}} \over \mathrm {d} t}={\vec {a}}$ aplicando estas modificaciones a la ecuación anterior:

${\vec {F}}=m{\vec {a}}$

que es la ecuación fundamental de la dinámica, donde la constante de proporcionalidad, distinta para cada cuerpo, es su masa de inercia. Veamos lo siguiente, si despejamos m de la ecuación anterior obtenemos que m es la relación que existe entre ${\vec {F}}$ y ${\vec {a}}$ . Es decir la relación que hay entre la fuerza aplicada al cuerpo y la aceleración obtenida. Cuando un cuerpo tiene una gran resistencia a cambiar su aceleración (una gran masa) se dice que tiene mucha inercia. Es por esta razón por la que la masa se define como una medida de la inercia del cuerpo.

Por tanto, si la fuerza resultante que actúa sobre una partícula no es cero, esta partícula tendrá una aceleración proporcional a la magnitud de la resultante y en dirección de ésta. La expresión anterior así establecida es válida tanto para la mecánica clásica como para la mecánica relativista, a pesar de que la definición de momento lineal es diferente en las dos teorías: mientras que la dinámica clásica afirma que la masa de un cuerpo es siempre la misma, con independencia de la velocidad con la que se mueve, la mecánica relativista establece que la masa de un cuerpo aumenta al crecer la velocidad con la que se mueve dicho cuerpo.

De la ecuación fundamental se deriva también la definición de la unidad de fuerza o newton (N). Si la masa y la aceleración valen 1, la fuerza también valdrá 1; así, pues, el newton es la fuerza que aplicada a una masa de un kilogramo le produce una aceleración de 1 m/s². Se entiende que la aceleración y la fuerza han de tener la misma dirección y sentido.

La importancia de esa ecuación estriba sobre todo en que resuelve el problema de la dinámica de determinar la clase de fuerza que se necesita para producir los diferentes tipos de movimiento: rectilíneo uniforme (m.r.u), circular uniforme (m.c.u) y uniformemente acelerado (m.r.u.a).

Si sobre el cuerpo actúan muchas fuerzas, habría que determinar primero el vector suma de todas esas fuerzas. Por último, si se tratase de un objeto que cayese hacia la tierra con una resistencia del aire igual a cero, la fuerza sería su peso, que provocaría una aceleración descendente igual a la de la gravedad.

Unidad Nº 4: Elementos de unión desmontables

Son piezas de acero en forma de lengüetas de secciones variadas, colocadas entre las piezas paralelamente al eje de las mismas, cuando éstas deben ejecutar solidariamente un movimiento de rotación, y, por lo tanto, deben resistir el momento de torsión correspondiente.

Núcleo,Dimensionamiento:Cuerpo liso,Cabeza,Altura de tuerca

Unidad Nº 5: Elementos de uniones fijas

Unidad Nº 6: Mecanismos transmitores del movimiento

Unidad Nº 7: Lubricación y Rodamientos:

Unidad Nº 8: Mecanismos transmisores de rotación por contacto directo y mediante elementos flexibles

Unidad Nº 9: Mecanismos de levas – Excéntricas y mecanismos biela manivela

Unidad Nº 10: Vibraciones aplicadas en mecanismos

Vibraciones en motores de combustión interna

Equilibrado del eje cigüeñal

Equilibrado de la fuerza alterna de primer orden Par de reacción

Referencias

↑ Isaac Newton, extractos de Principios matemáticos de la filosofía natural, cit., pág. 199.

[ref_duplicada_1-1] Isaac Newton, extractos de Principios matemáticos de la filosofía natural, cit., pág. 199.

[1]

Mecánica y Mecanismos

Sumario