Los mecanismos son elementos que reciben una fuerza o movimiento de entrada y lo transforman en otro movimiento diferente de salida, permitiéndonos realizar tareas con mucho menos esfuerzo.
1. La Ley de la Palanca
En cualquier examen de la ESO te van a pedir resolver problemas usando la fórmula matemática que rige el equilibrio de una palanca. Esta es la Ley de la Palanca:
F · d = R · r
Donde cada elemento significa lo siguiente:
- F (Potencia o Fuerza): Es la fuerza que nosotros aplicamos voluntariamente (se mide en Newtons, N o kilogramos, kg).
- d (Brazo de Fuerza): La distancia desde donde aplicamos nuestra fuerza hasta el punto de apoyo.
- R (Resistencia): La fuerza o peso del objeto que queremos mover (se mide en Newtons o kilogramos).
- r (Brazo de Resistencia): La distancia desde el objeto que queremos mover hasta el punto de apoyo.
2. Los Tres Grados de Palancas
Dependiendo de dónde coloquemos el punto de apoyo, la fuerza o la resistencia, las palancas se clasifican en tres tipos o grados diferentes:
| Grado / Tipo | ¿Qué queda en el centro? | Ventaja Mecánica | Ejemplos cotidianos |
|---|---|---|---|
| Primer Grado | El Punto de Apoyo | Alta (si el brazo F es largo) | Tijeras, alicates, balancín, catapulta. |
| Segundo Grado | La Resistencia (el peso) | ¡Siempre tiene ventaja! | Carretilla, cascanueces, abridor de botellas. |
| Tercer Grado | La Fuerza (nuestra mano) | No ahorra fuerza, da precisión | Pinzas de depilar, caña de pescar, escoba. |
3. Ejercicio Resuelto de Examen
Vamos a aplicar la ley de la palanca a un problema típico de tecnología:
Enunciado: Queremos levantar una piedra que pesa 80 kg (Resistencia) usando una carretilla que mide 1,2 metros de largo total. Si la piedra está colocada a 0,3 metros de la rueda (Punto de apoyo), ¿qué fuerza tendremos que hacer hacia arriba para levantarla?
Solución paso a paso:
- Identificar el grado: Al ser una carretilla, la carga está en medio. Es una palanca de segundo grado.
- Extraer los datos del enunciado:
• R = 80 kg
• r = 0,3 m (distancia de la piedra a la rueda)
• d = 1,2 m (distancia desde los mangos donde hacemos fuerza hasta la rueda)
• F = ? (es nuestra incógnita) - Sustituir en la fórmula:
F · 1,2 = 80 · 0,3
F · 1,2 = 24 - Despejar la Fuerza (F):
F = 24 / 1,2 = 20 kg
Respuesta: Gracias a la palanca de segundo grado, solo necesitamos aplicar una fuerza equivalente a 20 kg para levantar un peso de 80 kg.
4. Otros Mecanismos de Transmisión
Además de las palancas, en la ESO se estudian otros mecanismos que transmiten el movimiento circular o lineal:
- Poleas: Ruedas con un canal en su borde por donde pasa una cuerda. La polea fija solo cambia la dirección de la fuerza, mientras que la polea móvil reduce el esfuerzo a la mitad (F = R / 2).
- Engranajes y Ruedas de Fricción: Transmiten movimiento circular entre ejes. Cumplen la ley de transmisión: N1 · Z1 = N2 · Z2 (donde N es la velocidad de giro y Z el número de dientes).
5. Ejercicios Resueltos de Poleas y Engranajes
En los exámenes de Tecnología, además de las palancas, siempre entran problemas numéricos de poleas y engranajes. Vamos a resolver paso a paso un ejemplo de cada uno para aprender a aplicar sus fórmulas:
Caso A: El Polipasto (Sistema de poleas fijas y móviles)
Enunciado: Queremos elevar un motor que pesa 300 kg utilizando un polipasto compuesto por 3 poleas fijas y 3 poleas móviles. ¿Qué fuerza en kg tendremos que ejercer para levantar el motor?
Solución paso a paso:
- Paso 1: Identificar la fórmula. Para un polipasto o sistema de poleas, la fórmula que reduce el esfuerzo es:
F = R / (2 · n)
Donde R es la resistencia (el peso) y n es el número de poleas móviles. - Paso 2: Extraer los datos.
• Resistencia R = 300 kg
• Número de poleas móviles n = 3 (¡Cuidado! Solo contamos las móviles, las fijas no reducen la fuerza). - Paso 3: Sustituir y resolver.
F = 300 / (2 · 3) → F = 300 / 6 = 50 kg.
Respuesta: Gracias al sistema de poleas móviles, solo necesitaremos hacer una fuerza equivalente a 50 kg para elevar el motor de 300 kg.
Caso B: Sistema de Engranajes (Ley de Transmisión)
Enunciado: Un motor gira a una velocidad de 1200 rpm (revoluciones por minuto) y tiene acoplado un engranaje conductor de 20 dientes. Si este engranaje se conecta a una rueda conducida de 60 dientes, ¿a qué velocidad girará la rueda conducida? ¿El sistema es reductor o multiplicador de velocidad?
Solución paso a paso:
- Paso 1: Identificar la fórmula. Usamos la Ley de Transmisión para engranajes:
N1 · Z1 = N2 · Z2
Donde N es la velocidad en rpm y Z es el número de dientes. El subíndice 1 es para la rueda motriz/conductora y el 2 para la conducida. - Paso 2: Extraer los datos.
• Velocidad del motor N1 = 1200 rpm
• Dientes de la rueda motriz Z1 = 20 dientes
• Dientes de la rueda conducida Z2 = 60 dientes
• Velocidad de salida N2 = ? (nuestra incógnita) - Paso 3: Sustituir y despejar.
1200 · 20 = N2 · 60 → 24000 = N2 · 60
Despejamos N2 = 24000 / 60 = 400 rpm. - Paso 4: Analizar el sistema. Como la velocidad de salida (400 rpm) es menor que la de entrada (1200 rpm), el sistema ha reducido la velocidad. Además, la rueda de salida es más grande que la de entrada.
Respuesta: La rueda conducida girará a una velocidad de 400 rpm. Se trata de un sistema reductor de velocidad.
6. Glosario: Unidades de Medida en Mecanismos
Al resolver problemas de palancas, poleas y engranajes, es fundamental expresar los resultados con su unidad de medida correcta. Aquí tienes las unidades más utilizadas en la asignatura de Tecnología de la ESO:
| Magnitud Física | Unidad Básica | Símbolo Oficial | ¿Qué mide en los mecanismos? |
|---|---|---|---|
| Fuerza o Carga | Newton | N | Es la unidad del Sistema Internacional para medir la fuerza aplicada (F) o el peso de la resistencia (R). Nota: A nivel escolar a veces se usa el kilogramo (kg) para facilitar los cálculos de peso. |
| Distancia o Longitud | Metro | m | Mide la longitud de la barra o los brazos de la palanca (d y r). En problemas pequeños se pueden usar centímetros (cm) o milímetros (mm). |
| Velocidad de Giro | Revoluciones por minuto | rpm | Mide la rapidez con la que gira un eje, una polea o un engranaje. Indica cuántas vueltas completas da la rueda en un minuto exacto (N). |
| Tamaño de Engranaje | Dientes | Z | No es una unidad física como tal, pero representa de forma matemática la cantidad de dientes que tiene una rueda dentada (Z). |
| Momento de Fuerza | Newton por metro | N·m | Mide el "par de apriete" o el efecto de rotación que produce una fuerza al aplicarse a una distancia del punto de apoyo (el giro de la palanca). |




un número real mayor o igual que 1 y menor que 10, que recibe el nombre de coeficiente.
un número entero, que recibe el nombre de exponente u orden de magnitud.