Antes de entrar en cada mecanismo por separado, mira el mapa completo. Esto te ayudará a entender cómo se clasifican los mecanismos y cómo se relacionan con las máquinas y los tipos de movimiento.
Elementos de una máquina que transmiten o transforman el movimiento y la fuerza.
Cómo se clasifican según lo que hacen con el movimiento
No modifica el tipo de movimiento
Bici, taladradora
Persiana, polipasto
Ratón antiguo
Grúa
Sí modifica el tipo de movimiento
Dirección del coche
Pistón del motor
Pozo de agua
Gato de coche
Antes de los mecanismos, conoce qué tipos de movimiento existen
Que aparecen en cualquier mecanismo
Rueda dando vueltas
Ascensor subiendo
Pistón arriba/abajo
Péndulo de reloj
Conjuntos de mecanismos. Las simples son las más básicas.
Definición general
Las más básicas. Amplifican fuerza.
Cascanueces, balanza
Cualquier vehículo
Rampa de skate
Aprenderás a clasificar mecanismos en transmisión (azul) o transformación (ámbar), conocer los 4 tipos de movimiento (rosa) y entender qué es una máquina simple (violeta). Los mecanismos marcados con 🎮 3D tienen un simulador interactivo para practicar.
Cuando montas en bici y pedaleas, las ruedas giran. ¿Cómo es posible? La respuesta está en los mecanismos: piezas que se mueven juntas para que el movimiento llegue desde tus piernas hasta la rueda.
Un mecanismo es un conjunto de piezas que se mueven juntas y nos sirven para transmitir o transformar el movimiento y la fuerza.
Aunque no te des cuenta, los mecanismos están en muchísimos objetos de tu día a día:
Cadena + engranajes para transmitir el pedaleo a la rueda
Dos palancas que cortan al juntar las hojas
Sistema de poleas para subir y bajar las lamas
Bisagras que funcionan como palanca para abrir/cerrar
Un plano inclinado enrollado en forma de espiral
Muchos mecanismos: engranajes, biela-manivela, ejes...
Es una sola pieza o un conjunto pequeño que hace una función concreta con el movimiento.
Ejemplo: el sistema de cadena y engranajes de una bici.
Es un conjunto de varios mecanismos que trabajan juntos para hacer un trabajo.
Ejemplo: la bicicleta entera (cadena + frenos + ruedas + manillar...).
Una máquina suele estar formada por varios mecanismos. Por ejemplo, una bicicleta es una máquina; pero la cadena + engranajes es un mecanismo dentro de ella.
Todos los mecanismos sirven para que el movimiento "viaje" de un sitio a otro. Pero algunos lo hacen respetando el tipo de movimiento, y otros lo cambian por el camino. Esto nos permite clasificarlos en 2 grandes familias.
NO modifica el tipo de movimiento. Lo lleva tal cual de un sitio a otro.
→ (giratorio entra, giratorio sale)
Ejemplos: los engranajes de una bici, una polea levantando una persiana, las ruedas de un patinete eléctrico.
SÍ modifica el tipo de movimiento. Convierte uno en otro.
→ (giratorio entra, alternativo o lineal sale)
Ejemplos: el pistón de un coche (motor), la dirección del coche (piñón-cremallera), un sacacorchos.
Para distinguirlos, mira lo que entra al mecanismo y lo que sale. Si el tipo de movimiento es el mismo → transmisión. Si el tipo de movimiento cambia → transformación.
Antes de seguir, hay que conocer los 4 tipos de movimiento que pueden producir o recibir los mecanismos. Te los va a tocar identificar en las próximas actividades.
Gira alrededor de un eje, siempre en el mismo sentido.
Ejemplos: rueda, ventilador, hélice.
En línea recta, en un solo sentido.
Ejemplos: ascensor subiendo, una cinta transportadora.
Va y viene en línea recta, cambia de sentido sin parar.
Ejemplos: pistón de motor, sierra, tu pierna corriendo.
Va y viene de forma curva, como un balanceo.
Ejemplos: péndulo de reloj, columpio, una puerta abriéndose.
Para no confundirlos: el alternativo es recto (sube/baja); el oscilante es curvo (como un péndulo). Ambos van y vienen, pero por caminos distintos.
Lee y pulsa la respuesta correcta. Cubren los 3 conceptos del bloque: qué es un mecanismo, tipos de mecanismo y tipos de movimiento. Feedback inmediato al pulsar.
1. ¿Cuál de estos objetos NO es un mecanismo?
2. Una bicicleta entera es...
3. Verdadero o falso: "Un mecanismo sirve para transmitir o transformar el movimiento y la fuerza"
4. El piñón-cremallera de la dirección de un coche convierte un movimiento giratorio (volante) en uno lineal (ruedas). ¿Qué tipo de mecanismo es?
5. Una polea sube una persiana: tú giras la polea (giratorio) y la persiana sube... ¿pero la polea sigue girando, no? El tipo de movimiento NO cambia. ¿Qué clase de mecanismo es?
6. El péndulo de un reloj de pared realiza un movimiento...
Imagina que tienes que mover una roca de 200 kg. Imposible con las manos. Pero con una barra larga y un punto de apoyo bien colocado, una sola persona puede hacerlo. Eso es una máquina simple: la herramienta más básica que existe para multiplicar la fuerza.
Una máquina simple es un dispositivo que permite realizar un trabajo con menos fuerza, a cambio de aplicarla en un mayor recorrido. No ahorra energía: la redistribuye.
Las máquinas simples no crean fuerza de la nada. Cambian el intercambio entre fuerza y distancia: con menos fuerza mueves más peso, pero tienes que empujar más lejos.
Una palanca es una barra rígida que puede girar alrededor de un punto fijo llamado punto de apoyo (PA). Tiene tres elementos:
Según el orden en que se colocan los tres elementos sobre la barra, hay tres géneros con comportamientos diferentes:
F — PA — R
El PA está entre F y R
Tijeras, balanza, alicates, sube-y-baja
PA — R — F
La R está entre PA y F
Carretilla, cascanueces, abrebotellas
PA — F — R
La F está entre PA y R
Pinzas, pala, caña de pescar, antebrazo
En 1.º y 2.º género la fuerza que aplicas es menor que la resistencia que vences (ganas fuerza). En 3.º género aplicas más fuerza de la que vences, pero ganas velocidad y precisión de movimiento.
Una rueda y eje es un disco circular unido solidariamente a un cilindro central. La fuerza se aplica en el borde de la rueda (mayor radio) y la resistencia actúa sobre el eje (menor radio).
La ventaja mecánica depende de la relación entre los radios:
VM = Rrueda / reje
Cuanto mayor sea la rueda respecto al eje, menos fuerza necesitas.
Volante de coche (radio grande → poca fuerza para girar el eje de dirección), llave inglesa (el mango largo actúa como rueda), manivela de pozo, destornillador (mango ancho).
Un plano inclinado es una superficie plana apoyada en ángulo. Permite subir un peso con menos fuerza, pero recorriendo más distancia que si lo levantáramos directamente.
VM = l / h
l = longitud de la rampa · h = altura
Cuanto más suave la rampa (l mucho mayor que h), menos fuerza necesitas pero más distancia recorres.
Rampa de parking, tobogán, cuña (dos planos opuestos), tornillo (plano inclinado enrollado en espiral).
Para las palancas podemos calcular exactamente qué fuerza necesitamos usando la ley de la palanca. Solo necesitas los brazos y una de las dos fuerzas:
Situación: Una palanca tiene bf = 80 cm y br = 20 cm. Queremos mover una resistencia de 60 kgf. ¿Qué fuerza necesitamos?
Aplicamos: F × bf = R × br
F × 80 = 60 × 20
F = 1200 / 80
Con una palanca así, con solo 15 kgf de fuerza podemos mover 60 kgf de resistencia.
Si necesitas calcular F: F = (R × br) / bf. Si necesitas calcular R: R = (F × bf) / br. Despeja la incógnita como en matemáticas.
Tres partes: identificación de conceptos, cálculo con la ley de la palanca y retos con el simulador 3D.
1. El elemento fijo de una palanca alrededor del cual gira la barra se llama...
2. En un cascanueces, la nuez (resistencia) está entre el punto de apoyo y tu mano (fuerza). ¿Qué género de palanca es?
3. Verdadero o falso: "Con una palanca de 3.er género siempre haces menos fuerza que sin ella"
4. Una palanca tiene bf = 60 cm y br = 15 cm. Quieres mover una resistencia de 80 kgf. ¿Qué fuerza (F) necesitas?
Recuerda: F = (R × br) / bf
5. Aplicas una fuerza de 25 kgf con un brazo de fuerza de 100 cm. El brazo de resistencia mide 50 cm. ¿Qué resistencia (R) puedes vencer?
Recuerda: R = (F × bf) / br
6. Coloca en el simulador una resistencia de 60 kgf a 20 cm del PA. Calcula primero con la fórmula a qué distancia tienes que poner una fuerza de 30 kgf para equilibrar la palanca. Luego compruébalo en el simulador.
Abrir simulador de palancas¿A qué distancia del PA tienes que colocar los 30 kgf?
7. En el simulador, encuentra una combinación donde con solo 10 kgf puedas equilibrar 50 kgf. Anota los brazos que usaste y explica con tus palabras qué relación hay entre bf y br en ese caso.
Abrir simulador de palancasCuando pedaleas una bici, el movimiento viaja desde el plato hasta la rueda trasera sin cambiar de tipo: giratorio entra, giratorio sale. Los mecanismos de transmisión llevan el movimiento de un eje a otro, pudiendo cambiar la velocidad y el sentido de giro, pero no el tipo de movimiento.
Un mecanismo de transmisión transfiere el movimiento giratorio de un eje a otro. Puede modificar la velocidad de giro y el sentido, pero el movimiento siempre entra y sale como giratorio.
Un engranaje es un conjunto de dos o más ruedas dentadas que engranan entre sí. Los dientes de una rueda encajan en los huecos de la otra, transmitiendo el movimiento sin deslizamiento.
Engranajes exteriores (los más comunes): las ruedas giran en sentidos contrarios. Si se necesita el mismo sentido, se intercala una rueda loca entre ambas.
Cuantos más dientes tiene la rueda conducida respecto a la motriz, más lenta gira pero con más par (fuerza). Y al revés.
En engranajes exteriores: sentidos contrarios. Si Z₂ > Z₁ → gira más despacio (reducción). Si Z₂ < Z₁ → gira más rápido (multiplicación).
Despeja n₂ así: n₂ = n₁ × Z₁ / Z₂. Si la rueda conducida tiene el doble de dientes, girará a la mitad de velocidad.
Cuando los dos ejes están alejados, los engranajes directos no son prácticos. Se usan elementos flexibles — correa o cadena — que conectan las dos ruedas a distancia.
Misma dirección de giro (con correa abierta o cadena). La fórmula es igual que en engranajes:
i = Z₂ / Z₁ = n₁ / n₂
Con correa: puede deslizar, silenciosa. Con cadena: no desliza, precisa (bicicleta, motocicleta).
Correa: lavadora, alternador del coche, impresora. Cadena: bicicleta, moto, sierra de cadena. Engranajes directos: reloj, caja de cambios, taladro.
Una polea es una rueda con una ranura por la que pasa una cuerda o correa. Hay dos tipos fundamentales con comportamientos muy distintos:
Polea fija
El eje está fijo. Cambia la dirección de la fuerza pero no la multiplica.
VM = 1
La fuerza necesaria es igual al peso. Ventaja: puedes tirar hacia abajo para subir algo.
Ejemplos: persiana, pozo, bandera.
Polea móvil · Polipasto
La polea se mueve con la carga. Divide la fuerza necesaria entre el número de tramos de cuerda.
VM = n° tramos
Con 2 tramos: necesitas la mitad de fuerza. El polipasto encadena varias poleas para más ventaja.
Ejemplos: grúa de obra, polipasto de taller, elevador de motor.
Polea fija: cambia dirección, VM = 1. Polea móvil: multiplica la fuerza, VM = 2. Polipasto: combina varias poleas, VM = número de tramos de cuerda que soportan la carga.
Estos mecanismos también son de transmisión, pero los estudiarás con más detalle en cursos superiores. Aquí los presentamos brevemente para que sepas que existen.
Dos ruedas lisas (sin dientes) que se tocan y transmiten el giro por rozamiento directo. La rueda motriz arrastra a la conducida en sentidos contrarios. Su gran limitación: pueden resbalar si hay mucha carga.
Ejemplos: ratones de ordenador antiguos (bola + rodillos), algunas dinamos de bicicleta clásicas, tornos de alfarería con rueda exterior.
Combinaciones de varias poleas fijas y móviles para obtener ventajas mecánicas muy altas (VM = 4, 6, 8...). Cuantos más tramos de cuerda soportan la carga, menos fuerza necesitas — pero más metros de cuerda tienes que tirar.
Ejemplos: grúas de obra, polipastos de taller mecánico, sistemas de elevación de motor.
Comprueba que dominas los mecanismos de transmisión antes de continuar.
1. En un par de engranajes exteriores, la rueda motriz tiene 30 dientes y la conducida 60 dientes. ¿En qué sentido gira la conducida respecto a la motriz?
2. ¿Qué ventaja tiene la cadena frente a la correa para transmitir movimiento?
3. Si la relación de transmisión es i = 3, significa que la rueda conducida…
Aplica la fórmula: n₂ = n₁ × Z₁ / Z₂
4. Un engranaje motriz con Z₁ = 20 dientes gira a n₁ = 300 rpm. El engranaje conducido tiene Z₂ = 60 dientes. ¿A qué velocidad (rpm) gira el conducido?
5. Una rueda motriz con Z₁ = 45 dientes gira a n₁ = 100 rpm. La rueda conducida tiene Z₂ = 15 dientes. ¿A cuántas rpm gira la conducida?
Abre el simulador de engranajes. Configura un par de engranajes de modo que la rueda conducida gire a la mitad de velocidad que la motriz. ¿Cuántos dientes tiene cada rueda en tu configuración?
Experimenta con el simulador. ¿En qué situaciones reales te interesaría que la rueda conducida girara más despacio que la motriz? ¿Y más rápido? Piensa en ejemplos concretos.
Cuando arrancas un coche, dentro del motor un pistón sube y baja (movimiento lineal), pero las ruedas giran (movimiento giratorio). Algo dentro del motor está transformando un tipo de movimiento en otro. Los mecanismos de transformación toman un movimiento giratorio y lo convierten en lineal o alternativo (vaivén) — o al revés.
Un mecanismo de transformación cambia el tipo de movimiento: entra un tipo (normalmente giratorio) y sale otro distinto (lineal o alternativo).
El piñón es una rueda dentada que engrana con una cremallera, una barra recta con dientes. Cuando el piñón gira, la cremallera se desplaza en línea recta — y al revés.
Convierte movimiento giratorio en lineal (y al revés). En una vuelta completa del piñón, la cremallera avanza una distancia igual al perímetro del piñón.
Avance = 2π × r × n
r = radio del piñón · n = nº de vueltas
El movimiento es reversible: si giras el piñón, mueves la cremallera. Si empujas la cremallera, giras el piñón.
Dirección del coche (volante → piñón → cremallera → ruedas), taladro de columna, plataformas elevadoras, escaleras mecánicas, portones automáticos.
El sistema biela-manivela está formado por una manivela (que gira), una biela (barra de unión articulada) y un pistón que se desplaza en línea recta de un lado a otro (movimiento alternativo o de vaivén).
Convierte movimiento giratorio en alternativo (vaivén). El pistón llega al extremo derecho (PMD) y al extremo izquierdo (PMI) en cada vuelta de la manivela.
Carrera = 2 × r_manivela
La carrera es el recorrido total del pistón (de PMI a PMD).
También funciona al revés: si empujas el pistón (giratorio sale del giro del pedal en una bicicleta, por ejemplo), la manivela gira. Por eso pedalear (mov. alternativo del pie) hace girar el plato (mov. giratorio).
Motor de combustión (cigüeñal-biela-pistón), máquina de coser (pedal → aguja), locomotora de vapor (pistón → ruedas), sierra de calar, bombas de agua manuales.
Estos mecanismos también son de transformación, pero se estudian con más detalle en cursos superiores. Aquí los presentamos brevemente.
Una manivela hace girar un cilindro horizontal alrededor del cual se enrolla una cuerda. Cuando giras la manivela (movimiento giratorio), la cuerda sube o baja verticalmente (movimiento lineal). Cuanto más larga sea la manivela respecto al radio del cilindro, menos fuerza necesitas.
Ejemplos: pozos de agua tradicionales, cabrestantes de barco, izado de banderas pesadas.
El tornillo gira sobre su propio eje y, al hacerlo, hace avanzar (o retroceder) una tuerca a lo largo del tornillo en línea recta. Es transformación giratorio → lineal con mucha fuerza, pero avance lento. Cuanto más fino el paso de rosca, mayor la fuerza multiplicada.
Ejemplos: gato de coche, prensa de carpintero, tornillo de banco, husillo de torno mecánico, sargentos.
Comprueba que dominas los mecanismos de transformación antes de continuar.
1. El mecanismo piñón-cremallera transforma:
2. Si la manivela de un sistema biela-manivela tiene un radio de 5 cm, ¿qué carrera tendrá el pistón?
3. En la dirección de un coche, cuando giras el volante, ¿qué mecanismo de transformación está actuando?
4. Un piñón de radio 2 cm da 3 vueltas. ¿Cuántos cm avanza la cremallera? (Usa π ≈ 3,14)
Pista: Avance = 2π × r × n
Abre el simulador de biela-manivela. Gira lentamente la manivela y observa el pistón. ¿En qué momento del giro el pistón está en su posición más a la izquierda (PMI)? ¿Y más a la derecha (PMD)? Describe qué ángulo forma la manivela en cada caso.
Abrir simuladorEn el simulador de piñón-cremallera, observa el radio del piñón. Si das exactamente 2 vueltas completas, ¿qué distancia recorrerá la cremallera? Compáralo con lo que predice la fórmula.
Abrir simuladorAquí mezclamos los conceptos de los 4 bloques: definiciones, clasificación (transmisión vs transformación), identificación de mecanismos, palancas y cálculos. Tómate tu tiempo y comprueba tus aciertos al final.
1. ¿Cómo se definen los mecanismos?
2. ¿Qué es una máquina?
3. ¿Cuáles son las máquinas simples?
4. ¿Cuál es la diferencia principal entre mecanismos de transmisión y mecanismos de transformación?
5. Las poleas son un mecanismo de…
6. Las ruedas de fricción son un ejemplo de:
7. ¿Cuál de los siguientes es un mecanismo de transformación?
8. ¿A qué grupo pertenecen las poleas y los engranajes?
9. Un mecanismo que convierte movimiento circular en movimiento lineal es:
10. El mecanismo torno-manivela se clasifica como:
11. Identifica este mecanismo:
12. Identifica este mecanismo:
13. Identifica este mecanismo:
14. Identifica este mecanismo:
15. En una palanca de 1.er género, ¿dónde está el punto de apoyo (PA)?
16. En una palanca de 2.º género, ¿qué elemento está en el medio?
17. ¿Qué caracteriza a una palanca de 3.er género?
18. Un balancín de parque (con el apoyo en el centro), ¿qué tipo de palanca es?
19. Una carretilla (la carga en el centro), ¿qué tipo de palanca es?
20. Unas pinzas (fuerza aplicada en el centro), ¿qué tipo de palanca son?
21. En un balancín, Álvaro (50 kg) está sentado a 1 metro del punto de apoyo. ¿A qué distancia debe sentarse María (25 kg) para que el balancín quede equilibrado?
Pista: aplica la ley de la palanca → F × bf = R × br
22. ¿Qué fuerza (en kg) necesitas para levantar un peso de 100 kg con cada sistema de poleas?
Pista: F = R / VM. Una polea fija → VM=1. Polipasto de 2 poleas → VM=2. Polipasto de 4 poleas → VM=4.
Con 1 polea (fija):
Con 2 poleas (1 fija + 1 móvil, VM=2):
Con 4 poleas (polipasto, VM=4):
👏 ¡Has terminado la unidad! Si has acertado la mayoría, dominas los mecanismos. Si fallaste algunas, vuelve a leer el bloque correspondiente y prueba otra vez. Y no olvides el tab Proyecto para aplicar lo aprendido a un reto integrador.
Por equipos de 3 vais a diseñar y construir una catapulta de mesa capaz de lanzar una bola de papel. Al final habrá competición entre todos los equipos: ronda de precisión (acertar a un vaso) + ronda de distancia (lanzar lo más lejos posible).
Construir una catapulta funcional de tamaño máximo 30 × 30 cm, capaz de acertar en un vaso a 1,5 m y lanzar a más de 2 m. Solo se pueden usar los materiales proporcionados en clase.
Una catapulta es básicamente una palanca combinada con un sistema de almacenamiento de energía elástica (las gomas). En las catapultas simples, el brazo es una palanca de 3.er género: la fuerza (F = goma) se aplica entre el punto de apoyo (PA) y la resistencia (R = proyectil).
En la palanca de 3.er género: F en el medio → bf < br
Ganamos velocidad → perdemos fuerza
La punta del brazo (donde está el proyectil) se mueve mucho más rápido y más lejos que el punto donde tira la goma. Justo lo que necesita una catapulta: máxima velocidad de salida.
Cuanto más largo sea el brazo (br) respecto a donde tira la goma (bf), más velocidad tendrá el proyectil al salir. Pero ojo: si es demasiado largo, la goma no podrá moverlo bien.
⏱ 1 sesión
En equipo, dibujad un boceto de la catapulta con medidas. Decidid dónde irá el punto de apoyo, dónde se atará la goma y dónde colgará el proyectil.
Entrega: boceto + memoria técnica (½ folio) explicando cómo funciona.
⏱ 1 sesión
Construid la catapulta siguiendo el boceto. Si algo no encaja, podéis modificarlo — pero anotad los cambios y por qué los habéis hecho.
Entrega: catapulta funcional + memoria técnica actualizada.
⏱ 1 sesión
Probad la catapulta. Si lanza poco, descubrid por qué (¿brazo corto? ¿goma floja? ¿proyectil pesado?). Anotad qué cambiáis y qué efecto tiene.
Entrega: tabla con mínimo 5 lanzamientos documentados.
⏱ 1 sesión
Día de la Liga de Catapultas. Cada equipo realiza las dos rondas (precisión + distancia). Al final, reflexión: ¿qué funcionó, qué no, qué mejoraríais?
Entrega: reflexión final (½ folio) + nota de la competición.
Para el brazo y la estructura del soporte
El "motor" de la catapulta. Almacenan energía elástica al estirarlas
(Opcional) Para sujetar el proyectil en el extremo del brazo
Plataforma estable para apoyar toda la estructura
Para unir piezas. Mejor pegamento blanco que cinta
Bolas de papel arrugado, pompones o garbanzos
Solo se pueden usar los materiales proporcionados. Si necesitáis algo distinto, preguntad antes.
Lanzad y tratad de acertar en un vaso colocado a 1,5 m de la línea de tiro.
Puntuación: 10 pts si la bola cae dentro del vaso. 5 pts si cae a menos de 20 cm. 0 pts en otro caso.
Lanzad lo más lejos posible. Se mide la distancia desde la línea de tiro hasta el punto de aterrizaje.
Puntuación: 10 pts al equipo que lance más lejos. El resto, proporcional a su distancia.
La nota final del proyecto sale de 5 dimensiones. La competición es solo una parte:
Varias gomas en paralelo almacenan más energía elástica y el brazo sale con más velocidad.
Cuanto más largo el brazo (br), más velocidad de salida. Pero si pesa demasiado, la goma no podrá moverlo bien.
El ángulo ideal para máxima distancia (sin viento) es de 45 grados. Ajustad el tope de la base para conseguirlo.
Si la base no es firme, parte de la energía se disipa moviendo la catapulta en vez del proyectil. ¡Pegadla bien al cartón!
🚀 ¡A construir! Recordad: el objetivo no es solo ganar la competición — es entender por qué vuestra catapulta funciona como funciona. Aplicar todo lo que habéis aprendido sobre palancas, fuerzas y mecanismos.