Cuña (dispositivo mecánico)

Una cuña es un instrumento redondo con la forma triangular, un avión inclinado compuesto y portátil y una de las seis máquinas simples clásicas. Puede ser usado para separar dos objetos o partes de un objeto, levantar un objeto o sostener un objeto en el lugar. Funciona convirtiendo una fuerza aplicada a su final embotado en el perpendicular de fuerzas (normal) a sus superficies inclinadas. La ventaja mecánica de una cuña da la proporción de la longitud de su cuesta a su anchura. Aunque una cuña corta con un amplio ángulo pueda hacer un trabajo más rápido, se requiere más fuerza que una cuña larga con un ángulo estrecho.

Historia

Quizás el primer ejemplo de una cuña es el hacha de mano, también ver biface y Olorgesailie. Un hacha de mano se hace desconchando la piedra, generalmente sílex, para formar un borde bifacial o cuña. Una cuña es una máquina simple que transforma la fuerza lateral y el movimiento del instrumento en una fuerza de división transversal y el movimiento del workpiece. El poder disponible es limitado por el esfuerzo de la persona que usa el instrumento, pero porque el poder es el producto de fuerza y movimiento, la cuña amplifica la fuerza reduciendo el movimiento. Esta amplificación o ventaja mecánica es la proporción de la velocidad de la entrada a la velocidad de la salida. Para una cuña esto da 1/tanα, donde α es el ángulo de la punta. Las caras de una cuña se modelan como líneas rectas para formar un deslizamiento o unión prismática.

El origen de la cuña era desconocido. En canteras egipcias antiguas, las cuñas de bronce eran usadas para separarse bloques de la piedra usada en la construcción. Las cuñas de madera, que se hincharon saturándose con el agua, también se usaron. Algunos pueblos indígenas de las Américas usaron cuñas de la cornamenta para dividirse y trabajar la madera para hacer canoas, viviendas y otros objetos.

Uso de una cuña para levantar y separarse

Las cuñas son usadas para levantar objetos pesados, separándolos de la superficie sobre la cual descansan.

Considere un bloque que debe ser levantado por una cuña. Como la cuña se desliza bajo el bloque, el bloque desliza el lado inclinado de una cuña. Esto levanta el peso F del bloque. La fuerza horizontal F tenía que levantar el bloque se obtiene considerando la velocidad de la cuña v y la velocidad del bloque v. Si suponemos que la cuña no disipe o almacene la energía, entonces el poder en la cuña iguala el poder, por tanto

:

o

:

La velocidad del bloque es relacionada con la velocidad de la cuña por la cuesta del lado de la cuña. Si el ángulo de la cuña es α entonces

:

el que significa

:

Así, el más pequeño el ángulo α el mayor la proporción de la fuerza que levanta a la fuerza aplicada en la cuña. Esto es la ventaja mecánica de la cuña. Esta fórmula para la ventaja mecánica se aplica a filos y operaciones terribles así como al levantamiento.

También pueden ser usados para separar objetos, como bloques de la piedra de reducción. La división de mazos y la división de cuñas son usadas para partir la madera a lo largo del grano. Una cuña estrecha con una vela relativamente larga usada para ajustar sutilmente la distancia entre objetos se llama un shim y comúnmente se usa en la carpintería.

Las puntas de tenedores y clavos también son cuñas, ya que parten y separan el material en el cual se empujan o se conducen; los ejes pueden sostener entonces rápido debido a la fricción.

Láminas y cuñas

La lámina es el avión inclinado de un compuesto, consistiendo en dos aviones inclinados colocados de modo que los aviones se encuentren en un borde. Cuando el borde donde los dos aviones se encuentran se empuja en una sustancia sólida o fluida vence la resistencia de materiales para separarse transfiriendo la fuerza ejercida contra el material en dos fuerzas contrarias normales a las caras de la lámina.

Primero conocido ser usada por la gente en el cuchillo para separar el tejido de animal, la lámina permitida a la gente para separar la carne, fibras y otros materiales vegetales y animales, con mucho menos fuerza que ello tomaría para rasgarlos destrozándolos simplemente. Las láminas pueden separar el material sólido, como con arados que separan partículas de suelo, tijeras y tijeras para cortar materiales flexibles, hachas para separar fibras de madera, y cinceles y aviones para quitar partes precisas de madera.

Las cuñas, saws y los cinceles pueden separar materiales gruesos y difíciles, como la madera, incluso piedra sólida y metales difíciles, con mucho menos fuerza, menos basura del material y más precisión, que aplastante. Saws tienen muchos "dientes" parecidos a un cincel a lo largo de su superficie cortante para transferir el movimiento lineal o circular de contrariar la fuerza normal de la superficie para cortarse.

Las taladradoras producen agujeros circulares en sólidos haciendo girar un cincel alrededor de su centro, con el borde afilado en la oposición a ángulos a ambos lados del eje de rotación, para cortar en dirección de la rotación. Las taladradoras de la torcedura proveen uno o varios heliacally se enroscaron los cinceles formados de surcos cortan a lo largo del lado del trozo, para ayudar a evacuar recortes del agujero de la taladradora, usando el mismo principio plano inclinado como el tornillo de archimedean.

Ejemplos para sostener rápido

Las cuñas también pueden ser usadas para sostener objetos en el lugar, como piezas del motor (poppet válvulas), partes de la bicicleta (tallos y soportes del fondo excéntricos), y puertas.

Una parada de la puerta del tipo de la cuña (cuña de la puerta) funciona en gran parte debido a la fricción generada entre el fondo de la puerta y la cuña, y la cuña y el suelo (u otra superficie).

Ventaja mecánica

La ventaja mecánica de una cuña puede ser calculada dividiendo la longitud de la cuesta por la anchura de la cuña:

:

Más agudo, o estrecho, el ángulo de una cuña, mayor la proporción de la longitud de su cuesta a su anchura, y así la ventaja más mecánica cederá.

Sin embargo, en un material elástico como la madera, la fricción puede ligar una cuña estrecha más fácilmente que amplio uno. Esto es por qué la cabeza de un mazo terrible tiene un ángulo mucho más amplio que esa de un hacha.

Véase también



Buscar