Estructuras y mecanismos

Una estructura es un conjunto de elementos unidos que soporta cargas sin romperse ni deformarse en exceso. Para cumplir su función debe ser resistente (aguantar los esfuerzos), rígida (no deformarse) y estable (no volcar). La triangulación es la técnica más usada para dar rigidez: un triángulo no se deforma si sus lados no cambian de longitud.

Los elementos de una estructura soportan esfuerzos: tracción (tienden a estirarlo, como el cable de un ascensor), compresión (tienden a aplastarlo, como un pilar), flexión (tienden a curvarlo, como una estantería cargada), torsión (tienden a retorcerlo, como una llave al girar) y cortadura o cizalladura (tienden a cortarlo, como unas tijeras sobre el papel).

Los mecanismos transmiten o transforman fuerzas y movimientos. La palanca es una barra que gira sobre un punto de apoyo o fulcro y cumple la ley F · d = R · r (fuerza por su brazo igual a resistencia por su brazo). Hay tres géneros según qué elemento queda en medio: el fulcro (1.er género: balancín), la resistencia (2.º: carretilla) o la fuerza (3.er género: pinzas).

Para transmitir giros se usan poleas con correa y engranajes. En ambos se cumple n₁ · d₁ = n₂ · d₂ (en engranajes, con el número de dientes: n₁ · Z₁ = n₂ · Z₂), donde n es la velocidad en revoluciones por minuto (rpm). Si la rueda conducida es más pequeña que la motriz, gira más rápido (multiplicador); si es más grande, más despacio (reductor).

Otros mecanismos transforman el movimiento: el piñón-cremallera convierte un giro en un desplazamiento lineal (puertas correderas), la biela-manivela transforma giro en vaivén y la leva produce un movimiento alternativo a partir de un giro.