dom

01

jun

2014

La electricidad - Tecnología

 

La electricidad está formada por millones de electrones. Se genera una corriente eléctrica cuando éstos se desplazan. Un ejemplo es la electricidad estática, que produce que al frotar por ejemplo un bolígrafo contra un jersey, el primero adquiere una pequeña carga eléctrica y pueda atraer pequeños trozos de papel. Pero esta energía tiene tan poca potencia que no tiene apenas utilidad. La electricidad se produce en centrales eléctricas de diferentes tipos, para después ser transportada por los tendidos eléctricos hasta los lugares de consumo. En las centrales térmicas se usa un alternador que gira gracias a una fuerza (en el caso de las centrales térmicas, el vapor de agua generado al quemar carbón; en el caso de las centrales eólicas, la fuerza del viento; etc.) Este alternador se basa en los efectos electromagnéticos de la corriente eléctricas: cuando un conductor se mueve dentro de un campo magnético, se genera electricidad. Se puede observar un esquema de un alternador en el siguiente gráfico:

Esquema de un alternador, aparato encargado de producir electricidad en las centrales eléctricas. CreativeCommons por Wikipedia.
Esquema de un alternador, aparato encargado de producir electricidad en las centrales eléctricas. CreativeCommons por Wikipedia.

 

Un circuito eléctrico es un circuito cerrado a través del cual pasa la electricidad, proporcionando energía a los diferentes elementos para que funcionen. En el momento en que el circuito deje de ser cerrado (porque se rompa el cable, porque se estropee una bombilla y no pase la electricidad o por diferentes causas) deja de pasar la electricidad y no funciona. Ejemplo de circuito eléctrico:

 

Esquema de un circuito eléctrico

El mismo circuito eléctrico, con objetos reales

 

PARTES DE UN CIRCUITO ELÉCTRICO

Todos los circuitos eléctricos se componen de varios elementos (puede haber varios de cada):

GENERADORES

CONDUCTORES

RECEPTORES

ELEMENTOS DE CONTROL

Proporcionan la electricidad al circuito.

Pilas y baterías.

Transportan la electricidad por todo el circuito

Ejemplo y símbolo: Cables:

Son los motores que transforman la electricidad que reciben.

Ejemplos y símbolos:

·    A sonido:  

·    A movimiento:  

·    A calor:  /  

·    A luz:

Activan o desactivan el circuito abriéndolo o cerrándolo.

Ejemplos y símbolos:

·    Interruptor:

·    Pulsador:

·    Conmutador:

 (aunque podría no haber elementos de control, no sería práctico, porque no se podría apagar)

 

 

INTENSIDAD, RESISTENCIA Y VOLTAJE EN UN CIRCUITO. LEY DE OHM

Los circuitos eléctricos, para funcionar, deben tienen siempre:

  • Intensidad: es el número de electrones que pasan por los cables. Se mide en Amperios (A).
  • Resistencia: es la resistencia que opone un material a que pasen los electrones por él. Se mide en Ohmios (Ω).
  • Voltaje: es la intensidad con la que envía los electrones la pila. Se mide en Voltios (V).

Para hallar un dato que nos falte de esos tres, utilizamos la siguiente fórmula (la Ley de Ohm):

V = I · R

Aunque a partir de ella podemos derivar las siguientes dos, depende de qué datos tengamos (¡ATENCIÓN! El símbolo "·" es un signo de multiplicación):

R = V : I

I = V : R

En éstas fórmulas, V es el voltaje; I, la intensidad; y R, la resistencia. Pero también tenemos que tener en cuenta que la disposición de los receptores del circuito:

SERIE

PARALELO

Todos los receptores están en el mismo cable, y solo hay un camino diferente para que pase la electricidad. Ejemplo:


Los receptores están en cables diferentes, de manera que hay dos o más caminos diferentes para que pase la electricidad. Ejemplo:


 

Así pues, para hallar la resistencia total no seguimos el mismo procedimiento. Estos serían los procedimientos:

SERIE

PARALELO

 


 

Para hallar la Resistencia Total (Rt) simplemente sumamos todas las resistencias. En este caso sería así:

Rt = R1 + R2 = 3 + 5 = 8 Ω

Si hubiera tres o más resistencias, las sumaríamos todas.

 

 

Aquí no utilizaremos el mismo procedimiento, porque los electrones escogen el camino más fácil, así que la mayoría escogerán el que menos resistencia tenga (en este caso el superior). La fórmula es la siguiente:

Rt = (R1 · R2) : (R1 + R2)

En este caso, la fórmula la haríamos así:

Rt = (3 · 5) : (3 + 5) = 15 : 8 = 1,875 Ω

Si hubiese tres o más caminos la fórmula sería algo más compleja; aquí, no la vamos a ver.

El dato que acabamos de hallar con estas fórmulas será el que debamos incluir en la fórmula V = I · R

 

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jue

24

abr

2014

Las poleas con correa

 

Los engranajes son ruedas con "picos" que engranan unos con otros, transmitiendo la fuerza. Giran en direcciones contrarias. Puedes observarlo en las animaciones de la parte inferior de esta página. Son reversibles, pues giremos la primera rueda o la segunda, transmite el movimiento a la otra rueda.

 

Tenemos los siguientes datos de los engranajes:

  • n1: Velocidad en RPM (Revoluciones Por Minuto) de la rueda 1
  • z1: Número de dientes de la rueda 1
  • n2: Velocidad en RPM (Revoluciones Por Minuto) de la rueda 2
  • z2: Número de dientes de la rueda 2

Para averiguar un dato que nos falte de estos anteriores, usaremos la siguiente fórmula:

z1 · n1 = z2 · n2

Para resolverlo, sustituimos los datos que sepamos y el que nos quede lo dejamos tal cual (por ejemplo, 9 · n1 = 3 · 6).

Para resolver esto, multiplicamos los datos del lado que tenga los dos datos y los dividimos entre el dato que nos queda en el otro lado del signo [ = ]. Así nos quedaría (3 · 6) : 9 = 18 : 9 = 2

 

Click para mostrar u ocultar la operación completa

Para evitar confusiones, aclaro que [ · ] es el signo de multiplicación [ x ].

 

Hay varios tipos de engranajes: de velocidad constante, de velocidad multiplicadora y de velocidad reductora. Abajo explico todos de forma detallada, e incluyendo unas animaciones.

Poleas con correa de velocidad constante

Los engranajes de velocidad constante son los dos del mismo tamaño, por lo que el número de vueltas es igual para los dos engranajes (es decir, i = 1).

 

Puedes observarlo en la animación de la derecha.

Animación de ejemplo de las poleas con correa de velocidad constante. Generada por mí.
Animación de ejemplo de las poleas con correa de velocidad constante. Generada por mí.

Poleas con correa de velocidad multiplicadora

Los engranajes de velocidad multiplicadora no son del mismo tamaño. El primer engranaje es mayor, por lo que el número de vueltas es mayor en el segundo engranaje (es decir, i > 1).

 

Puedes observarlo en la animación de la derecha. Fíjate en que cuando la rueda pequeña ha dado una vuelta completa, la rueda grande casi no ha avanzado.

Animación de ejemplo de las poleas con correa de velocidad multiplicadora. Generada por mí.
Animación de ejemplo de las poleas con correa de velocidad multiplicadora. Generada por mí.

Poleas con correa de velocidad reductora

Las poleas con correa de velocidad reductora son de tamaños diferentes. La segunda poleas con correa es mayor, por lo que el número de vueltas es menor en la segunda poleas con correa (es decir, i < 1).

 

Puedes observarlo en la animación de la derecha. Fíjate en que cuando la rueda pequeña ha dado una vuelta completa, la rueda grande casi no ha avanzado.

Animación de ejemplo de las poleas con correa de velocidad reductora. Generada por mí.
Animación de ejemplo de las poleas con correa de velocidad reductora. Generada por mí.

Para saber cuántas vueltas da la segunda rueda por cada vuelta que da la primera, usamos una de las siguientes fórmulas:

i = n2 : n1             /             i = z1 : z2

 

Las dos fórmulas dan el mismo resultado. Al número de vueltas que da la segunda rueda por cada vuelta que da la primera se le llama relación de transmisión.

 

A continuación, si hacéis clic en los correspondientes títulos, podréis ver ejemplos cómo resolverlas:

Click para mostrar u ocultar la solución con la primera fórmula
Click para mostrar u ocultar la solución con la segunda fórmula

 En este caso, los dos ejemplos son de velocidad multiplicadora

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mié

23

abr

2014

Las poleas y los polipastos

LA POLEA Y EL POLIPASTO

Las poleas son ruedas con una hendidura en el centro por la que pasa una cuerda o correa. Se utiliza para elevar objetos. Con una polea simple no proporcionamos ventaja mecánica (hay que hacer la misma fuerza que la que hace el objeto), pero se aumenta la comodidad (pues es más cómodo tirar desde arriba hacia abajo que desde abajo hacia arriba). También hay poleas compuestas, llamadas polipastos, con los que se puede reducir el esfuerzo necesario. A continuación vemos ejemplos de los tipos de poleas con algunas animaciones:

POLEAS SIMPLES

No nos proporcionan ventaja mecánica, pero nos facilitan el trabajo, pues es más cómodo estirar hacia abajo que hacia arriba.

Polea simple animada. Generada por mí.
Polea simple animada. Generada por mí.

En las poleas simples, la fuerza debe ser igual a la que ejerce el objeto que deseamos levantar (la resistencia).

F = R

POLIPASTOS

Además de comodidad, nos proporcionan ventaja mecánica. Esta ventaja varía según el número de poleas. Para calcularla, dividimos el peso del objeto que queremos elevar entre el número de poleas. La rueda que se mueve se denomina "rueda móvil".

Polipasto de dos ruedas. Generado por mí.
Polipasto de dos ruedas. Generado por mí.

En los polipastos, la fuerza debe la resistencia dividida entre el número de ruedas.

F = R : nº ruedas


VARIANTES DE LA POLEA

POLEAS CON CORREA | RUEDAS DE FRICCIÓN

(ver artículo individual) | (ver artículo individual)

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sáb

12

abr

2014

Los engranajes

 

Los engranajes son ruedas con "picos" que engranan unos con otros, transmitiendo la fuerza. Giran en direcciones contrarias. Puedes observarlo en las animaciones de la parte inferior de esta página. Son reversibles, pues giremos la primera rueda o la segunda, transmite el movimiento a la otra rueda.

 

Tenemos los siguientes datos de los engranajes:

  • n1: Velocidad en RPM (Revoluciones Por Minuto) de la rueda 1
  • z1: Número de dientes de la rueda 1
  • n2: Velocidad en RPM (Revoluciones Por Minuto) de la rueda 2
  • z2: Número de dientes de la rueda 2

Para averiguar un dato que nos falte de estos anteriores, usaremos la siguiente fórmula:

z1 · n1 = z2 · n2

Para resolverlo, sustituimos los datos que sepamos y el que nos quede lo dejamos tal cual (por ejemplo, 9 · n1 = 3 · 6).

Para resolver esto, multiplicamos los datos del lado que tenga los dos datos y los dividimos entre el dato que nos queda en el otro lado del signo [ = ]. Así nos quedaría (3 · 6) : 9 = 18 : 9 = 2

 

Click para mostrar u ocultar la operación completa

 

Para evitar confusiones, aclaro que [ · ] es el signo de multiplicación [ x ].

 

Hay varios tipos de engranajes: de velocidad constante, de velocidad multiplicadora y de velocidad reductora. Abajo explico todos de forma detallada, e incluyendo unas animaciones.

Engranajes de velocidad constante

Los engranajes de velocidad constante son los dos del mismo tamaño, por lo que el número de vueltas es igual para los dos engranajes (es decir, i = 1).

 

Puedes observarlo en la animación de la derecha.

Animación de ejemplo de los engranajes de velocidad constante. Generada por mí.
Animación de ejemplo de los engranajes de velocidad constante.

Engranajes de velocidad multiplicadora

Los engranajes de velocidad multiplicadora no son del mismo tamaño. El primer engranaje es mayor, por lo que el número de vueltas es mayor en el segundo engranaje (es decir, i > 1).

 

Puedes observarlo en la animación de la derecha. Fíjate en que cuando la rueda pequeña ha dado una vuelta completa, la rueda grande casi no ha avanzado.

Animación de ejemplo de los engranajes de velocidad multiplicadora. Generada por mí.
Animación de ejemplo de los engranajes de velocidad multiplicadora.

Engranajes de velocidad reductora

Los engranajes de velocidad reductora no son del mismo tamaño. El segundo engranaje es mayor, por lo que el número de vueltas es menor en el segundo engranaje (es decir, i < 1).

 

Puedes observarlo en la animación de la derecha. Fíjate en que cuando la rueda pequeña ha dado una vuelta completa, la rueda grande casi no ha avanzado.

Animación de ejemplo de los engranajes de velocidad reductora. Generada por mí.
Animación de ejemplo de los engranajes de velocidad reductora.

Para saber cuántas vueltas da la segunda rueda por cada vuelta que da la primera, usamos una de las siguientes fórmulas:

i = n2 : n1             /             i = z1 : z2

 

Las dos fórmulas dan el mismo resultado. Al número de vueltas que da la segunda rueda por cada vuelta que da la primera se le llama relación de transmisión.

 

A continuación, si hacéis clic en los correspondientes títulos, podréis ver ejemplos cómo resolverlas:

Click para mostrar u ocultar la solución con la primera fórmula
Click para mostrar u ocultar la solución con la segunda fórmula

 En este caso, los dos ejemplos son de velocidad multiplicadora

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jue

30

ene

2014

Ejercicios interactivos de estructuras - autocorregibles


El cable de una grúa.
Tracción.
Compresión.
Flexión.
Cizalladura.
Torsión.
El trampolín, en su extremo fijo :
Tracción.
Compresión.
Flexión.
Cizalladura.
Torsión.
Estando de pie, el fémur (hueso de la pierna):
Tracción.
Compresión.
Flexión.
Cizalladura.
Torsión.
Un piñón de la bicicleta:
Tracción.
Compresión.
Flexión.
Cizalladura.
Torsión.
Cimientos de un edificio:
Tracción.
Compresión.
Flexión.
Cizalladura.
Torsión.
Viga de una casa:
Tracción.
Compresión.
Flexión.
Cizalladura
Torsión.
Una llave mientras abrimos con ella una puerta:
Tracción.
Compresión.
Flexión.
Cizalladura.
Torsión
Una alcayata de la que cuelga un cuadro:
Tracción.
Compresión.
Flexión.
Cizalladura.
Torsión.
Una columna de una iglesia:
Tracción.
Compresión.
Flexión.
Cizalladura.
Torsión.
Un tornillo mientras se está atornillando:
Tracción.
Compresión.
Flexión.
Cizalladura.
Torsión.
Estando de pie y con los brazos caídos, el radio (hueso del brazo):
Tracción.
Compresión.
Flexión.
Cizalladura.
Torsión.
La barra en la que hacen ejercicios los gimnastas:
Tracción.
Compresión.
Flexión.
Cizalladura.
Torsión.
Ejercicios extraídos de thales.cica.es
Elaborados por Antonio González García y Javier Zamora Martín, profesores del IES Al Iscar
3 comentarios

jue

14

nov

2013

LOS METALES: resumen y ejercicios

Error: no se puede mostrar la página aquí.
Los ejercicios están en "AVERIGUA LO QUE SABES"
0 comentarios

jue

14

nov

2013

LOS PLÁSTICOS: resumen y ejercicios

Error: no se puede mostrar la página aquí.
0 comentarios

mar

12

nov

2013

LA MADERA Y EL PAPEL


Originalmente hecho por Andrea Villanúa, compañera mía. Mis agradecimientos.
0 comentarios

dom

10

nov

2013

LAS HERRAMIENTAS

INTRODUCCIÓN Y TIPOS DE HERRAMIENTAS

0 comentarios


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