Las 7 máquinas simples para niños: las fuerzas en movimiento

En la vida cotidiana, hacemos uso de unos mecanismos que cuando se descubrieron en la antigüedad supusieron una revolución tecnológica.

Por ello queremos hacer homenaje a dicha revolución con un artículo dedicado a las las máquinas simples para niños explicado con imágenes y ejemplos.

Fue durante las primeras etapas de la prehistoria cuando empezaron a utilizarlos, así que puedes imaginarte el tiempo que llevan entre nosotros.

¿Quieres un tema muy práctico y entretenido?. Las máquinas simples son tu tema.

¿Qué es una máquina simple?

Primero, ¿sabemos que es una máquina?, una máquina es un conjunto de elementos fijos y móviles, que sirve para aprovechar, dirigir, regular o transformar energía.

Dentro de las máquinas están:

  • Máquinas simples: Es un dispositivo mecánico que cambia la dirección o la magnitud de una única fuerza. Está formado por muy pocas piezas, en ocasiones solo una. Es en este tipo en el que nos centraremos.
  • Máquinas complejas: Formada por varias máquinas simples que trabajan juntas para modificar una fuerza.

Los elementos de una máquina simple

Las máquinas simples tienen 3 elementos que las conforman:

  1. Un punto de apoyo: es el lugar de referencia por la cual la máquina se mueve y donde reposan las fuerzas involucradas.
  2. Una fuerza de movimiento o contrapeso: es la fuerza que pone en marcha la máquina.
  3. Una fuerza de resistencia o carga: es la fuerza que intenta evitar que la máquina se mueva.

👉 La fuerza de movimiento debe ser mayor que la fuerza de resistencia para que la máquina se ponga en funcionamiento.

Estos son los elementos básicos que tiene una máquina simple. Existe otro elemento que modifican el rendimiento pero no son de la propia máquina: la distancia del punto de apoyo a las fuerzas, tanto de movimiento como de resistencia.

⚠️ Este apartado queda fuera de una explicación de máquinas simples para niños de primaria pero es necesario que sepas más de lo que debes explicarle a un niño.

Características de las máquinas simples

Las máquinas simples tienen una serie de rasgos comunes que las hace parte de una misma familia:

  • Son extremadamente sencillas en su construcción por lo que son muy útiles para realizar trabajos.
  • Permiten aplicar mayor fuerza que la que aplicaría una sola persona sin ningún tipo de ayuda.
  • Necesitan energía para funcionar, normalmente por el propio ser humano.
  • Transforman la energía que reciben en otra.
  • Parte de la energía necesaria para funcionar se pierde durante la fricción o el roce.

👉 Un ejemplo de su simpleza es que un palo encontrado en el suelo puede ser utilizado como palanca para mover una roca.

Tipos de máquinas simples ¿Cuáles son?

Se consideran máquinas simples a 7 tipos distintos de mecanismos:

  1. La cuña.
  2. La palanca.
  3. El plano inclinado.
  4. El torno.
  5. La polea.
  6. El tornillo.
  7. La rueda.

👉 La rueda tiene una consideración especial, ya que en ocasiones no se considera una máquina en sí misma, sino un elemento de las otras.

Sin embargo, para niños de infantil y primer ciclo de primaria recomendamos quedarnos con solo 4: palanca, plano inclinado, polea y rueda.

La cuña

Consiste en una pieza de material resistente, en forma de prisma triangular que transforma una fuerza vertical en dos fuerzas horizontales de sentido contrario.

funcionamiento-cuna

Es de las primeras máquinas empleadas por el hombre ya que permitía partir troncos con gran facilidad.

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👉 Algunos ejemplos de cuñas son: hachas, cremalleras, clavos, cinceles y cuchillos.

La palanca

Esta máquina simple está compuesta por dos piezas: una barra rígida y un punto de apoyo.

Dependiendo de donde pongamos el punto de apoyo respecto a la barra tendremos varios tipos de palanca:

💡 Para los alumnos de primaria de primer y segundo ciclo no es necesario explicar el segundo y el tercer grado.

Palanca de primer grado

La característica principal de este tipo de palancas es que el punto de apoyo está entre la fuerza de acción y la fuerza que hace de resistencia.

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Este es el tipo más común de palancas que nos viene a la cabeza cuando pensamos en ellas. Pero no es la única.

👉 Algunos ejemplos de palancas de primer grado son: balancín, tijeras, alicates y tenazas.

Palanca de segundo grado

En este segundo tipo de palancas nos encontramos que la fuerza que actúa de resistencia está entre el punto de apoyo y la fuerza de acción.

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Aunque nos pueda parecer extraño, son más comunes de los que se puede pensar.

👉 Algunos ejemplos de palancas de segundo grado son: una carretilla y nuestras propias mandíbulas cuando masticamos.

Palanca de tercer grado

En esta clase de palancas nos encontramos que la fuerza de acción se encuentra entre el punto de apoyo y la fuerza que actúa de resistencia.

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Como el caso anterior, puede que nos sorprenda ya que lo normal es pensar en palancas de primer grado. Sin embargo, son de muchísima utilidad y son más comunes de los que se pueda pensar.

👉 Algunos ejemplos de palancas de tercer grado son: unas pinzas para depilar, una caña de pescar y un martillo.

Puedes ponerle a los niños ejemplos en clase, y que ellos localicen donde se encuentra la resistencia (peso o carga), donde la fuerza y donde el punto de apoyo.

El plano inclinado

Puede no parecer una máquina simple pero en realidad sí que lo es.

Como su nombre indica, es una superficie inclinada y plana que nos ayuda a superar un desnivel.

Gracias a un plano inclinado usamos menos fuerza que salvando el desnivel con la carga directamente.

plano-inclinado

Pero ten en cuenta, que cuanto más inclinado sea el plano, más fuerza habrá que realizar, pero menos distancia se recorrerá.

👉 Puedes poner ejemplos como rampas o toboganes.

El torno

Un torno está compuesto por un cilindro dispuesto para girar alrededor de su eje por la acción de palancas o ruedas y que ordinariamente actúa sobre la resistencia por medio de una cuerda que se va arrollando al cilindro.

De esta manera se pueden levantar grandes pesos de manera vertical con muy poco esfuerzo.

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👉 Algunos ejemplos de tornos son los mecanismos para sacar agua de algunos pozos o las máquinas para rescatar personas desde un helicóptero.

La polea

Una polea está compuesta por una rueda con un canal en el borde, y dentro de ese canal, se desliza una cuerda o cadena, con la cual se pueden mover o levantar objetos.

El uso principal de la polea es levantar objetos pesados de manera vertical.

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La polea cambia la dirección de la fuerza por lo que al tirar hacia abajo de una cuerda puedes alzar el objeto del otro lado.

La principal ventaja de la polea frente al torno es que el mecanismo es mucho más sencillo y fácil de fabricar.

👉 Los ejemplos más claros de poleas son: algunos pozos usan poleas, la mayoría de las máquinas de gimnasio para levantamiento de pesas y los ascensores de los edificios.

El tornillo

Es la máquina que se emplea para transformar una fuerza giratoria en una rectilínea.

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Consiste en una pieza cilíndrica o cónica con resalte en forma de hélice y cabeza apropiada para enroscarla. Normalmente se fabrican en metal.

👉 Seguro que podrás llevar algunos tornillos al aula, sino también es el mecanismo para abrir y cerrar el compás, o el mecanismo de un grifo de apertura giratoria.

La rueda

Es un elemento que consiste en una pieza circular que gira en torno a un eje.

Como hemos dicho anteriormente, en ocasiones la rueda no se considera una maquina simple por sí misma ya que forma parte de otras máquinas simples como la polea.

Rueda-maquina-simple

La rueda fue uno de los hitos en el desarrollo tecnológico de la humanidad ya que permitió el transporte terrestre y el traslado de mercancías.

💡 Puedes ver más información de los inventos de la prehistoria en nuestro artículo.

👉 Se puede encontrar en muchos objetos cotidianos como coches, bicicletas, norias y rodillos de cocina.

Diferencias entre máquinas simples y máquinas compuestas

Como has podido observar, las máquinas simples transforman una fuerza en otra y algunas consiguen una ventaja mecánica en el transcurso. Haciendo que tareas pesadas y costosas se vuelvan sencillas.

Se aplica menor fuerza para mover más peso, se reduce el rozamiento, o se cambia la dirección de la fuerza. En ocasiones ocurren varias cosas a la vez.

Una máquina compuesta está formada por varias simples, por lo que se suman estas ventajas mecánicas.

👉 Puedes pedirle a los niños que piensen en sus bicicletas, solo en ese elemento podemos encontrar 3 máquinas simples trabajando al unísono: la rueda, la palanca y la polea.

Ejemplos de proyectos y actividades con máquinas simples para niños

Te animamos a que realices algunas de las máquinas simples en el colegio. Todas se pueden hacer con materiales sencillos.

Solo con papel y cartón puedes pedir que fabriquen un balancín, un plano inclinado, una cuña, un rueda…

Actividad: un pozo con una polea

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Materiales

  • 1 rollo de papel higiénico vacío (hará de pozo).
  • 1 trozo de cartón (para usar de suelo).
  • 2 depresores linguales de madera (hará de laterales).
  • 1 dedal de plástico (hará de cubo).
  • 1 cordel.
  • 1 alambre de 2 mm de grosor.
  • 1 corcho.
  • 1 punzón.
  • 1 tacha fina de 0,2 mm de grosor y unos 6 cm de largo.
  • Cola blanca

Descripción del proyecto

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  1. Pegar el rollo de papel higiénico al suelo con cola blanca y dejar que seque.
  2. Mientras la cola endurece, con el punzón realizar un agujero a 1,5 cm por 0,8 cm de uno de los bordes cada depresor.
  3. Pegar los depresores a los lados del tubo de papel higiénico, de manera que queden enfrentados entre sí.
  4. Atraviesa con la tacha el corcho de uno de los lados planos hacía el otro.
  5. Pasa el alambre por el agujero realizado. Asegúrate que el alambre mide unos 4 cm más que la medida que se te haya quedado entre los depresores.
  6. Con el punzón, realiza un surco en el centro del corcho, deja de profundidad el doble aproximadamente del diámetro del cordel elegido.
  7. Coloca el alambre con el corcho ya colocado y ranurado en medio de los dos depresores. Aprovecha la flexibilidad del alambre para poder ajustarlo al pasarlo por los agujeros de los depresores.
  8. Dobla los extremos del alambre para que no se salga.
  9. Utiliza el punzón para realizarle al dedal de plástico dos agujeros enfrentados y pasa un alambre a modo de asa.
  10. Ata el cordel al asa del cubo y ya puedes colocarlo en tu pozo.

Ya tienes tu pozo con una polea, si realizas otro con torno podrás comparar los mecanismos y es, incluso, más sencillo de realizar.

Actividad: un pozo con un torno

proyecto-pozo-torno

Materiales

  • 1 rollo de papel higiénico vacío (hará de pozo)
  • 1 cartón (para usar de suelo)
  • 2 depresores linguales de madera ( hará de laterales)
  • 1 dedal de plástico (hará de cubo)
  • 1 cordel
  • 1 alambre de 2 mm de grosor.
  • 1 punzón
  • Pistola de silicona.
  • Cola blanca

Descripción del proyecto

  1. Pegar el rollo de papel higiénico al suelo con cola blanca y dejar que seque.
  2. Con el punzón realizar un agujero a 1,5 cm y 0,8 cm de uno de los bordes cada depresor
  3. Pegar los depresores a los lados del tubo de papel higiénico, de manera que queden enfrentados entre sí.
  4. Coloca el alambre a través de los agujeros de los depresores. Deberá tener 8 cm más de largo que la distancia entre depresores.
  5. Cuando dos centímetros de alambre sobrepasen el segundo depresor, dobla ese extremo.
  6. Por el otro lado te deberán sobrar unos 6 cm. Dóblelo como se muestra en la imagen para obtener una manivela.
  7. Utiliza el punzón para realizarle al dedal de plástico dos agujeros enfrentados y pasa el alambre a modo de asa.
  8. Ata un extremo del cordel al alambre lo más pegado posible al depresor del lado de la manivela, una vez atado, pon un poco de silicona caliente para que no se desplace.
  9. Comienza a girar la manivela para que se vaya enroscando el cordel en el alambre, una vez queden unos 8 cm de cordel, ata el otro extremo al cubo, y ya puedes usar tu pozo con torno.

Actividad: un plano inclinado

proyecto-plano-inclinado

Material

  • Pistola de silicona
  • Cordel
  • Coche de juguete de pequeñas dimensiones.
  • Cartón
  • Tijera

Descripción del proyecto

Recortar un rectángulo de cartón y doblarlo como se muestra en la imagen.

👉 Puedes realizar diferentes planos inclinados, para ver las diferencias que suponen mayor o menor inclinación.

Cortar un trozo de cordel, que sea al menos 2 cm más largo que el plano inclinado. 

Con la pistola de silicona pegar el trozo de cordel al cochecito.

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¡Ya puedes realizar tus experimentos con el plano inclinado!

Desde Canaica esperemos que hayas disfrutado de este artículo y que te haya resultado bastante simple. Y recuerda, dame un punto de apoyo y moveré el mundo.