domingo, 24 de mayo de 2015

MOTORES TÉRMICOS

Un motor térmico es un dispositivo que transforma Energía térmica (calor), en Energía cinética (movimiento)

Energía térmica-------->Energía cinética

Los motores térmicos se clasifican en dos grupos, según donde se produzca el calor (combustión): 

1.-Motores de combustión externa
          La combustión se produce fuera de las partes móviles del motor. Los gases calientes o el vapor obtenido en la combustión se conducen y se inyectan a presión contra las partes móviles para producir el movimiento.


                       a) Máquina de vapor
          EL combustible se quema para calentar una caldera donde se hierve agua para obtener vapor a alta presión y Tª. Este vapor se inyecta luego, a través de unas tuberías, en el cilindro. El pistón, empujado por el vapor, se mueve y transmite el movimiento a la biela y de ahí a la rueda.

                       b) Turbina de vapor
          El vapor, obtenido con la ebullición del agua, se conduce hasta las palas (álabes) de la turbina, se inyecta contra ellas para hacer girar el rodete (eje móvil).




                      c) Turbina de gas
          El gas caliente se obtiene quemando combustible en la cámara de combustión. Estos gases a alta presión y Tª se lanzan contra la turbina, moviéndole. El eje de la turbina moverá, a su vez, el eje del propulsor (hélice, ruedas...)




                      c)Motor a reacción
          Los motores a reacción expulsan, hacia atrás, gases a alta presión y Tª, que se obtienen, quemando combustible y comprimiendo los gases. La fuerza de estos gases saliendo hacia atrás, empuja el vehículo hacia adelante.




2.-Motores de combustión interna 

          La combustión se produce dentro de las partes móviles del motor. Los gases calientes se obtienen quemando el combustible dentro del cilindro y empujan el émbolo para producir el movimiento.
          En el motor de cuatro tiempos:
el émbolo recibe un empujón cada dos vueltas. Se llama de cuatro tiempos, ya que hay dos subidas y dos bajadas del pistón (émbolo), cuatro movimientos en total por cada empuje de los gases.

sábado, 16 de mayo de 2015

TECN. 2º ESO.TEMA 9. ELECTRICIDAD


FUNDAMENTOS

Algunas partículas, de las que constituyen la materia (átomos), tienen una propiedad llamada carga eléctrica. La carga eléctrica se presenta en dos variedades: carga positiva (+) y  carga negativa (-). Los protones tienen carga + y los electrones carga - . Cuando partículas con carga se acercan entre sí, interaccionan, generándose, entre ellas una fuerza que las empujan y por tanto les otorga energía. A la energía procedente de estas interacciones, se le llama Energía Eléctrica.



INTERACCIONES ELÉCTRICAS

CORRIENTE ELÉCTRICA

         Los átomos de algunas sustancias, permiten que sus electrones externos se escapen con facilidad, cuando una carga externa (positiva+ o negativa-) interacciona con ellos. Estas sustancias se llaman conductores (los metales lo son).
Si en un hilo de cobre (Cu), ponemos una zona de carga +, (polo +), en un extremo, y una zona de carga – (polo -), en el otro, los electrones externos de los átomos de Cu, empezaran a moverse, alejándose del polo - y acercándose hacia el polo +. Estos electrones tendrán energía eléctrica y su movimiento se llama corriente eléctrica

Estos electrones, en movimiento, transportan energía que podrán ceder a ciertos aparatos, que la convertirán en otro tipo de energía, que nosotros usaremos. Por ejemplo, si ponemos una lámpara en el camino de los electrones (e-), estos, cederán su energía eléctrica a la lámpara, que la transformará en energía luminosa, que nosotros usaremos para iluminarnos. Estos aparatos que transforman la energía eléctrica en otro tipo de energía, se llaman receptores.
La energía que llevan los e-, se la da un aparato que llamamos Generador Eléctrico.
Para tener un circuito funcionando necesitamos conectar, mediante conductores (cables), los siguientes componentes: Generador, Receptor y un dispositivo de maniobra y control (interruptor…).

En vez dibujar cada componente, lo que hacemos es sustituirlos por dibujos más sencillos que llamamos símbolos. Cada componente tiene un símbolo que lo representa. El circuito de la imagen se representaría con el siguiente esquema:

Símbolos eléctricos





CIRCUITOS EN SERIE

Un circuito en serie es una configuración de conexión en la que los bornes o terminales de los receptores, se conectan secuencialmente. La terminal de salida de un receptor, se conecta a la terminal de entrada del receptor siguiente.
Es decir, en un circuito en serie los receptores están instalados uno a continuación de otro en la línea eléctrica, de tal forma que los e- que atraviesan el primero de ellos atraviesan también el último. Para instalar un nuevo elemento en serie en un circuito tendremos que cortar el cable y cada uno de los terminales generados conectarlos al receptor



CIRCUITOS EN PARALELO

El circuito eléctrico en paralelo es una conexión donde los puertos de entrada de todos los receptores están conectados entre sí, lo mismo que sus terminales de salida.
En un circuito en paralelo cada receptor conectado a la fuente de alimentación lo está de forma independiente al resto; cada uno tiene su propia línea, aunque haya parte de esa línea que sea común a todos. Para conectar un nuevo receptor en paralelo, añadiremos una nueva línea conectada a los terminales de las líneas que ya hay en el circuito.

CIRCUITOS MIXTOS

 Un circuito mixto como lo muestra la imagen es una combinación de varios elementos conectados tanto en paralelo como en serie.



ANÁLISIS DE CIRCUITOS
Analizar un circuito consiste en explicar cómo es y cómo funciona. Para ello estudiamos 4 cuestiones:
1º) Nombramos y numeramos los componentes (generadores, receptores, interruptores, puntos de conexión…)
2º) Explicamos cómo están conectados los receptores. Para ello tenemos que ver, de dos en dos, si van en serie o en paralelo. Es decir que receptor va en serie con cual otro y en paralelo con cual.
3º) Explicamos el recorrido de los e-. Se puede hacer contándolo con una redacción, o mediante un diagrama (P- > I2 > B > c1 > M…)
4º) Explicar el funcionamiento. Se hace de dos formas:
a)     Qué interruptores hay que conectar para que funcione cada receptor.
b)    Qué receptores se apagan o se encienden cuando se conecta o desconecta cada interruptor.


Ejemplo:
Analizar el siguiente circuito:
1º) Nombramos los componentes y si hay varios iguales los numeramos:


B.- Bombilla;       L.- LED;     P.- Pila;      Tf.- Tubo fluorescente;  
I1, I2, I3.- Interruptores; C1, C2, C3.- Conexiones (empalmes o derivaciones)

2º) Explicamos cómo están conectados los receptores:
B y Tf están en serie
B y L están en paralelo
L y Tf están en paralelo

3º) Explicamos el recorrido de los e-. Se puede hacer contándolo con una redacción, o mediante un diagrama.
Siempre se debe empezar en el polo negativo (P-) del generador y se tiene que terminar en el polo positivo del generador (P+). Al llegar a una conexión C, se sacan los dos caminos posibles.

                           B >  I1 > Tf > C2 > P+
P- > I2 > C1 >
                          L > I3 > C2 > P+

4º) Explicar el funcionamiento. Se hace de dos formas:

¿Qué interruptores hay que conectar para que funcione cada receptor?:

B: I2 e I1 ;  Tf: I2 e I1;  L: I2 e I3

¿Qué receptores se apagan o se encienden cuando se conecta o desconecta cada interruptor?:

I1: Apaga B y Tf;      I2: Apaga todo;    I3: Apaga L



lunes, 6 de abril de 2015

TEMA 7. MÁQUINAS Y MECANISMOS
2ª PARTE. MECANISMOS
PROBLEMAS DE MECANISMOS
1. Disponemos de dos engranajes acoplados. El engranaje motriz tiene 200 dientes y gira a 1000 rpm. El engranaje conducido tiene 40 dientes. Calcular a qué velocidad girará. Dibujad el sistema

2. En una máquina hay un sistema de transmisión por engranajes. El engranaje motriz tiene 15 dientes y el conducido 45. Si la velocidad angular del eje motriz es de 120 rpm, calcular la velocidad angular del eje de salida. Dibujar el esquema con los datos e indica los sentidos de giro

3. En un sistema de transmisión por correa la polea motriz tiene un diámetro de 10 mm y la conducida de 40 mm. Si la velocidad angular del eje motriz es de 100 rpm, calcular la velocidad angular del eje de salida y dibujar un esquema del mecanismo indicando el sentido de giro y todos los datos.

4. En un sistema de transmisión por correa la polea motriz tiene un diámetro de 100 mm y la conducida de 50 mm. Si la velocidad angular del eje motriz es de 100 rpm, calcular la velocidad angular del eje de salida. Realizar el dibujo con todos los datos y el sentido de giro. 

domingo, 22 de marzo de 2015





TEMA 7. MÁQUINAS Y MECANISMOS
2ª PARTE. MECANISMOS

            Los mecanismos son dispositivos que nos permiten transmitir y transformar el movimiento.
            Por tanto con estos artilugios podemos hacer varias cosas:
            Aumentar o disminuir la velocidad.
            Variar el eje de giro.
            Cambiar el tipo de movimiento
            Variar el sentido del movimiento.


TIPOS DE MOVIMIENTO
Según su trayectoria, los movimientos pueden ser de varios tipos. Los más interesantes, para nosotros son:
TIPO
DESCRIPCIÓN
EJEMPLO
Lineal o rectilíneo
La trayectoria es una línea recta

Alternativo o de vaivén
Es un movimiento de avance y retroceso en línea recta

Rotatorio, circular o giratorio
Su trayectoria es una circunferencia

Oscilante o pendular
Es un movimiento de avance y retroceso siguiendo una línea curva




TIPOS DE MECANISMOS DE TRANSMISIÓN

ELEMENTOS CONECTADOS
TRANSMISIÓN
IMAGEN
Ruedas de fricción.

r1= radio rueda 1
r2= radio rueda 2
Transmiten el movimiento rotatorio desde un eje a otro. Las ruedas giran en sentido contrario. La rueda pequeña(r1) gira más rápido que la grande(r2). V2=V1*r1/r2


Ruedas y correa.

r1= radio rueda 1
r2= radio rueda 2
Transmiten el movimiento rotatorio desde un eje a otro. Las ruedas giran en el mismo sentido. La rueda pequeña gira más rápido que la grande. V2=V1*r1/r2


Ruedas dentadas.

d1= nº dientes rueda 1
d2= nº dientes rueda 2
Transmiten el movimiento rotatorio desde un eje a otro. Las ruedas giran en sentido contrario. La rueda pequeña(d1) gira más rápido que la grande(d2). V2=V1*d1/d2


Ruedas dentadas y cadena.

d1= nº dientes rueda 1
d2= nº dientes rueda 2
Transmiten el movimiento rotatorio desde un eje a otro. Las ruedas giran en el mismo sentido. La rueda pequeña(d1) gira más rápido que la grande(d2). V2=V1*d1/d2


Engranajes cónicos.

d1= nº dientes rueda 1
d2= nº dientes rueda 2
Transmiten el movimiento rotatorio desde un eje a otro. Los ejes se mueven en distintas direcciones, son perpendiculares. Las ruedas giran en sentido contrario. La rueda pequeña(d1) gira más rápido que la grande(d2). V2=V1*d1/d2


Tornillo sin fin.

V2=Velocidad de la rueda
V1=Velocidad del tornillo
d2=Nº dientes de la rueda
Transmiten el movimiento rotatorio desde un eje a otro. Los ejes se mueven en distintas direcciones, son perpendiculares. Las ruedas giran en sentido contrario. El tornillo(V1) gira más rápido que la rueda(V2).Cada vuelta del tornillo mueve un diente de la rueda. Para que la rueda de una vuelta completa, el tornillo debe dar varias vueltas, tantas como dientes tiene la rueda.
 V2=V1/d2


Piñon y cremallera.
Transforman el movimiento rotatorio de una rueda en un movimiento lineal de una cremallera. Por cada vuelta de la rueda, la cremallera avanzará tantos dientes como tenga la rueda


Levas.
Transforman el movimiento rotatorio de una rueda en un movimiento de vaivén de  una barra o seguidor. Por cada vuelta de la leva, el seguidor hace un movimiento de vaivén completo.


Biela-manivela.
Transforman el movimiento rotatorio de una rueda en un movimiento de vaivén de  una biela. Por cada vuelta de la rueda, la biela hace un movimiento de vaivén completo.


sábado, 7 de marzo de 2015

2º ESO. TEMA 7


TEMA 7. MÁQUINAS Y MECANISMOS

1ª PARTE: MÁQUINAS

Energía: capacidad para obrar, transformar o poner en movimiento.

          La energía es la capacidad de los cuerpos para realizar un trabajo y producir cambios en ellos mismos o en otros cuerpos. Es decir, la energía es la capacidad de hacer funcionar las cosas.
         Propiedades de la energía
                 La energía tiene 4 propiedades básicas:
  • Se transforma. La energía no se crea, sino que se transforma, siendo durante esta transformación cuando se ponen de manifiesto las diferentes formas de energía.
  • Se conserva. Al final de cualquier proceso de transformación energética nunca puede haber más o menos energía que la que había al principio, siempre se mantiene. La energía no se destruye.
  • Se transfiere. La energía pasa de un cuerpo a otro en forma de calor, ondas o trabajo.
  • Se degrada. Solo una parte de la energía transformada es capaz de producir trabajo y la otra se pierde en forma de calor o ruido (vibraciones mecánicas no deseadas).

Trabajo
Cuando se realiza un trabajo damos energía, que pasa al objeto sobre el que trabajamos. Por ejemplo, para levantar una caja hay que vencer una resistencia, el peso R del objeto, a lo largo de un camino, la altura d a la que se levanta la caja. El trabajo W realizado es el producto de la fuerza P por la distancia recorrida d.

W(J) = P(N) · d(m)             Trabajo(Julios) = Fuerza(Newton) • Distancia(metros)

1 julio es el trabajo realizado por una fuerza de 1 Newton al desplazar un objeto a lo largo de 1 metro



MÁQUINAS
En una máquina simple se cumple la ley de la conservación de la energía: (la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma). La fuerza aplicada, multiplicada por la distancia aplicada (trabajo aplicado), será igual a la fuerza resultante multiplicada por la distancia resultante (trabajo resultante). Una máquina simple, ni crea ni destruye trabajo mecánico, sólo transforma algunas de sus características.
> Es decir nosotros le damos trabajo a la máquina, y ésta le da ese mismo trabajo al objeto que queremos mover                         
MÁQUINA                                                Wy      ====è==è =========è      Wm          

Wy= Trabajo que yo doy a la máquina
Wm= Trabajo que la máquina hace sobre el objeto que queremos mover
Wy= Wm                                          Wy=P* bp        Wm=R* br

MÁQUINAS SIMPLES
Las máquinas simples son dispositivos que facilitan las tareas habituales, porque permiten aplicar la fuerza con más comodidad o porque con fuerzas pequeñas permiten vencer fuerzas mayores. En todas las máquinas simples se cumple la ley llamada ley de las máquinas simples:
Producto de una fuerza motriz por su brazo = producto de la fuerza resistente por el suyo

P* bp=R* br  è  P=R* b/bp

PALANCA
La palanca es una barra que puede girar sobre un punto de apoyo (fulcro). Dependiendo de la posición del punto de apoyo distinguiremos tres tipos de palancas:

Palanca de primer género: cuando el punto de apoyo(A) está entre la resistencia(R) y la fuerza aplicada (P) 





Palanca de segundo género: cuando la resistencia(R) está entre el punto de apoyo y la fuerza aplicada




Palanca de tercer género: cuando la fuerza aplicada (P) está en el medio

Ley de la palanca:   P=R* b/bp


bp= Distancia desde P hasta A;                  br = Distancia desde R hasta A
P= Fuerza que hacemos;             R= Peso que movemos

Ejercicios:
 1.-Se quiere mover un peso de 1500 N, utilizando una palanca de segundo grado de 1,4m de longitud.  Si la carga está  colocada sobre la palanca a una distancia de 70cm del punto de  apoyo,  calcula   la   fuerza     necesaria  que  hay que aplicar para mover la carga. (Sol: 750 N)

2.- Calcula la fuerza que debemos aplicar para mover una carga de 10N con una palanca de tercer género. Sabemos que el brazo de potencia mide 5cm y el de resistencia 0,3m. (Sol: 60N)


El Plano Inclinado (rampa)
          El plano inclinado es una de las denominadas "máquinas simples". Empujando, con una fuerza P,un objeto sobre una superficie inclinada, de longitud l, uno puede mover el objeto, de peso R, hasta una altura h con una fuerza menor que el peso del objeto.




Ley de la rampa:   P=R* h /l






Ejercicios:
1.     1.-¿Qué fuerza habrá que aplicar para subir un peso de 2000N, a 80cm de altura, con una rampa de 6m de longitud? (Sol: 266,7N)
2.-Queremos elevar una caja que pesa 3000N a una altura de 1m. Para ello, usamos una rampa de 250cm de largo, ¿Qué fuerza aplicaremos? (Sol: 1200N)




TORNO
El torno está formado por un cilindro horizontal que tiene enrollada una cuerda y que se hace girar con una manivela (de radio mayor que el cilindro). La ley del torno es la misma que la dada para las máquinas simples:

La ley del torno:    P=R* rt/rm


r2=rm  ;  r1=rt






Ejercicios:
Si un cubo pesa 100 N, ¿qué fuerza mínima deberemos aplicar para izarlo, con un torno de radio 16 cm, si la manivela tiene un radio de 0,64m? (Sol: 25N)





El Tornillo (Gato mecánico)
Cuando se gira una vuelta, la manivela se mueve una distancia 2*π*rm, mientras que el tornillo avanza la distancia que hay entre dos filos de rosca adyacentes. Esta distancia se llama normalmente "paso" de rosca pr. La fuerza que tenemos que hacer (P), para levantar el peso (R), será:

Ley del tornillo:     P=R*pr / 2*π*rm


                                                                                                                                          L=rm
                                                                                                                           P=pr









Ejercicios:
1.- Tenemos un gato mecánico cuyo paso de rosca es de 1,5mm, y la manivela tiene un radio de 25cm. ¿Qué fuerza será necesaria para levantar un coche de 8000N? (Sol: 7,64N)

2.- Con un gato queremos levantar un vehículo de 16000N de peso. La manivela mide 40cm de radio y el paso de rosca del tornillo mide 1,4mm. ¿Con qué fuerza tendremos que empujar la manivela? (Sol: 8,9


PROBLEMAS


1ª)Se quiere mover una carga de 1500N utilizando una palanca de segundo grado de1,4 m de longitud.  
Si la carga está colocada sobre la palanca a una distancia de 70 cm del punto de apoyo, calcula la fuerza que tendremos que aplicar.

2ª) Un ciclista quiere subir a una montaña de 1500m de altura. Para subir toma una carretera de subida de 10km de longitud. Si su peso más el de la bici es de 800N, ¿qué fuerza tendrá que aplicar para subir?

2ª) Para subir una carga de ladrillos, de 1600N de peso, usamos un tornillo. El paso de rosca del tornillo es de 5mm y la manivela tiene un radio de 0’35m. ¿Qué fuerza tendremos que aplicar para subir los ladrillos?


3ª) Queremos levantar una carga de 600N, con una palanca de 1er género. El brazo de potencia es de 85cm y el de resistencia mide 0’12m. Calcula la fuerza que tendremos que aplicar para levantarla.

¿Qué fuerza necesita aplicar un individuo para subir un barril que pesa 150 N por un plano inclinado de 3 m de longitud, colocado a una altura de 1.50 m?

2º)Una carretilla mide 160 cm. Si colocamos un saco de cemento de 50 kg a 40 cm de la rueda, ¿qué fuerza deberemos hacer para moverlo? Expresa el resultado en newtons.



) Un ciclista quiere subir a una montaña de 2500m de altura. Para subir toma una carretera de subida de 15km de longitud. Si su peso más el de la bici es de 750N, ¿qué fuerza tendrá que aplicar para subir?