APARATOS DE MECÁNICA
34 aparatos
Balanza precisión
Choque frontal elástico
Cuna de Newton
Dinamómetro
Dinamómetro de compresión
Disco lastrado
Equilibrio en suspensión
Esferómetro
Fuerzas concurrentes
Fuerzas de inercia
Fuerzas paralelas II
Máquina de Atwood
Medidas de capacidad
Metrónomo
Motor fuerzas centrífugas
Nonius circular
Nonius recto
Palmer
Pantógrafo
Paradoja dinámica
Péndulo de Foucault
Péndulo de Kater
Péndulo simple
Plano inclinado
Poleas en báscula
Poleas y polipastos
Reflexión mecánica
Reloj de arena
Rizo
Sistema solar
Torno y ruedas
Tribómetro
Tubo de Newton
Máquina neumática
BALANZA DE PRECISIÓN
DESCRIPCIÓN DEL APARATO Y SU FUNCIONAMIENTO
Es una balanza de brazos iguales, dividido el derecho en 100 partes, con un dispositivo adecuado para colocar en él el reiter o jinetillo. El fiel oscila sobre un limbo graduado con diez divisiones a cada lado del cero. Dispone de una plomada y tornillos, en dos de las tres patas, para nivelarla. Descargada, los platillos se apoyan sobre unos pinceles que se abaten al cargarla.
El conjunto se halla dentro de un vitrina de madera y vidrio con cuatro puertas, dos laterales y dos frontales, y dos pequeños cajones en la base para guardar el juego de pesas y reiters.
MATERIALES
madera, hierro, latón, níquel, marfil y vidrio
APLICACIONES DIDÁCTICAS
Medir masas con una precisión
DIMENSIONES
540x460x220 mm
ÉPOCA
Siglo XIX.
FABRICANTE
G.Westteal - Celle
CHOQUE ELÁSTICO FRONTAL
DESCRIPCIÓN DEL APARATO Y SU FUNCIONAMIENTO
Consta de una base triangular, con tres tornillos niveladores, un soporte vertical del que sale otro (el bastidor) horizontal con dos tornillos en cada lado, enfrentados dos a dos, de los que cuelgan sendas bolas de marfil de igual masa y tamaño. Con los tornillos, las bolas se pueden colocar tangentes y a igual altura. Apoyado en la base hay un limbo graduado con 16 divisiones a ambos lados del cero que ocupa el centro de la escala. Este limbo lleva adosado un timbre que se puede desplazar a lo largo del mismo.
Se coloca el timbre a una distancia del origen, se desplaza la bola más alejada hasta una posición simétrica, se suelta y choca frontalmente con la otra bola que oscila y se comprueba cómo choca con el timbre indicando que se conserva la energía. Disponía de una tercera bola con mitad masa y tamaño para comprobar cómo, tras chocar con la mayor, sólo alcanza una altura mitad. Esta bola pequeña se ha perdido.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Conservación de la energía y de la cantidad de movimiento en el choque frontal elástico de un sistema de dos partículas.
MATERIALES
Madera, latón y marfil.
APLICACIONES DIDÁCTICAS
Comprobación de las leyes de un choque frontal perfectamente elástico.
DIMENSIONES
Base: 450x290 mm
Altura total: 820 mm
Bastidor: 263x42mm
ÉPOCA
Siglo XIX.
CUNA DE NEWTON
DESCRIPCIÓN DEL APARATO Y SU FUNCIONAMIENTO
Consta de una base triangular, un soporte vertical y un bastidor rectangular, todo ello en madera. De este último cuelgan, mediante finos hilos, siete bolas de marfil de igual masa y tamaño, cada una con su dispositivo para alargar o acortar el hilo hasta conseguir que en la posición de equilibrio estén perfectamente alineadas .
Si se tienen varias esferas de igual masa alineadas y la de un extremo se separa de su posición de equilibrio y se suelta, al chocar frontalmente las intermedias transmiten la cantidad de movimiento de una a otra, permaneciendo quietas, excepto la del extremo opuesto que se separará el mismo ángulo que la primera y volverá a chocar y repetirse el proceso.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Conservación de la energía y de la cantidad de movimiento en el choque frontal de un sistema de partículas.
MATERIALES
Madera, latón y marfil.
APLICACIONES DIDÁCTICAS
Comprobación de las leyes de un choque frontal perfectamente elástico.
DIMENSIONES
altura: 720 mm; lado base triangular: 440 mm
ÉPOCA
Siglo XIX.
FABRICANTE
Joaquín Linares - Madrid
DINAMÓMETRO
DINAMÓMETRO DE COMPRESIÓN
DESCRIPCIÓN DEL APARATO Y SU FUNCIONAMIENTO
Consta de un óvalo de hierro y en su centro un disco con forma de abanico con dos escalas graduadas. Por la parte de atrás tiene una rueda dentada y por delante dos fieles, uno que indica la deformación y otro que queda como testigo de dicha de formación sobre la escala. Este abanico está fijo por un extremo a la chapa exterior y por el otro a través de un fleje al extremo opuesto, ligado a través de un limbo dentado que engrana en la ruedita central. Al presionar el óvalo se deforma, girando el engranaje y quedando el fiel testigo indicando la deformación. El otro fiel retrocede a cero al cesar la fuerza.La escala exterior mide de 5 en 5 N, del 0 hasta el 240. La escala interior va del 0 a 78 divisiones, de unidad desconocida.
FUNCIÓN
Medir la fuerza de la mano.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Deformación de un óvalo metálico.
MATERIALES
Distintos metales.
APLICACIONES DIDÁCTICAS
Comprobar cómo la deformación es proporcional a la fuerza deformadora y cómo midiendo la deformación se mide la fuerza.
DIMENSIONES
largo 122mm; anchura 60mm.
ÉPOCA
Siglo XIX.
DISCO LASTRADO
EQUILIBRIO EN SUSPENSIÓN
DESCRIPCIÓN DEL APARATO Y SU FUNCIONAMIENTO
Sobre una pequeña base de hierro se alza una barra del mismo material cuyo extremo superior termina en un hueco cónico sobre el que pivota un brazo horizontal de cuyos extremos penden dos largas barras de hierro terminadas en sendas esferas de latón. En los extremos del brazo también se encuentran dos tornillos para ajustar con ellos la horizontalidad de la barra en el equilibrio. La disposición de las esferas es tal que el centro de gravedad se encuentra mucho más bajo que el de suspensión, por lo que, al desplazarlas de la posición de equilibrio, recupera éste después de varias oscilaciones.PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Condiciones de equilibrio estable en suspensión.
MATERIALES
Hierro y latón.
APLICACIONES DIDÁCTICAS
Comprobar las condiciones de equilibrio.
DIMENSIONES
285x177 mm
ÉPOCA
Siglo XIX.
ESFERÓMETRO
DESCRIPCIÓN DEL APARATO Y SU FUNCIONAMIENTO
Consta de un trípode formado por tres patas equidistantes entre sí. Los extremos de las tres patas forman, por tanto, un triángulo equilátero. La estructura que soporta las tres patas posee en su centro una rosca de 0,5 mm de paso y que incluye: Tornillo roscado: El tornillo posee lógicamente el mismo paso que el orificio de la estructura del trípode ya que va roscado en dicho agujero. Disco metálico: Está unido solidariamente al tornillo roscado y posee una graduación con 100 divisiones. Regla milimetrada: Se encuentra fijada en la estructura del trípode y va de -5 a 15, es decir, 2 cm divididos en 20, cada raya es un mm. Un esferómetro apoyado sobre una superficie plana debe estar en el cero de la escala, marcará más de cero en una superficie convexa y menos en una cóncava.FUNCIÓN
El esferómetro es un aparato de medida utilizado principalmente para determinar el radio de piezas de forma esférica o casquetes esféricos.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Cada división de la regla corresponde a dos vueltas y a un avance de 1 mm; como el disco metálico está dividido en 100 partes aprecia centésimas de milímetro.
MATERIALES
Distintos metales.
APLICACIONES DIDÁCTICAS
Medir las dioptrías de una lente, radio de un casquete esférico o espesores con precisión.
DIMENSIONES
altura 65 mm, anchura 45 mm. Distancia entre las patas: 40 mm
ÉPOCA
Siglo XX.
FUERZAS CONCURRENTES
DESCRIPCIÓN DEL APARATO Y SU FUNCIONAMIENTO
Consiste en un plano vertical soportado por una base. En los laterales del plano vertical hay sendas ranuras de 25 cm de longitud que permiten deslizar arriba o abajo unas poleas por las que pasan hilos con sus porta-pesas en un extremo y el otro común, que es donde se sitúa el porta-pesas “equilibrante” del sistema. En la parte superior hay un mástil de 25 cm sobre una deslizadera en sentido horizontal y un pivote que puede moverse arriba y abajo. Esto permite que se puedan sumar dos fuerzas con cualquier ángulo. El hilo que une ambos porta-pesas se adapta a cualquier cuadrilátero, con nudos equidistantes que permiten medir la longitud de los lados. El plano vertical es una pieza de madera pintada de negro que hace de pizarra para poder dibujar las fuerzas con su módulo y dirección para comprobar la regla del paralelogramo.PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
En un sistema en equilibrio la suma vectorial de las fuerzas ha de ser nula.
MATERIALES
Madera y latón
APLICACIONES DIDÁCTICAS
La resultante de dos fuerzas que forman un ángulo es igual, y de sentido contrario, que la equilibrante.
DIMENSIONES
Base: 120x550 mm; altura 773 mm
Plano vertical: 502x520 mmÉPOCA
Siglo XIX.
FUERZAS DE INERCIA
DESCRIPCIÓN DEL APARATO Y SU FUNCIONAMIENTO
La base contiene dos ruedas dentadas unidas por una cadena. La mayor lleva un manubrio y en el eje de la menor se sujetan diversos accesorios por su eje de rotación. Vistos desde el eje los aparatos, al comenzar a girar las partes móviles, se mueven alejándose del mismo como si existiera una fuerza “centrífuga” en tal dirección y sentido. 1º. Al hacer girar los meridianos elásticos, que pueden deslizar sobre el eje , se prueba el ensanchamiento que experimenta la zona del ecuador, lo que explica el achatamiento de la Tierra por los polos. 2º. Si se colocan las bolitas encadenadas, que pueden deslizar sobre la barra que las atraviesa por su centro y que es perpendicular al eje de giro, con sus centros equidistantes de dicho eje, al girar el aparato la mayor arrastra a la menor, por estar “sometida” a una mayor fuerza de inercia. 3º. Si se coloca el paralelogramo articulado, al hacerlo girar las esferas se separan tanto más del eje cuanto mayor sea la velocidad, obligando al vértice móvil a elevarse y separar las esferas. 4º. Si el sistema puesto en rotación está formado por un tubo acodado y cerrado, el líquido del interior del tubo asciende por las ramas tanto más cuanto mayor es la velocidad de rotación. 5º. Si se pone la copa con reborde y se pone una canica en ella ésta se eleva hasta el borde al poner el sistema en rotación. 6º. En el caso del carril semicircular con tope la canica asciende hasta éste al rotar.PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Para aplicar las leyes de Newton en sistemas de referencia con aceleración es necesario tener en cuenta fuerzas de inercia.
MATERIALES
Hierro, madera, vidrio y latón
APLICACIONES DIDÁCTICAS
Aparente presencia de la fuerza centrífuga en un sistema en rotación. Explicar el achatamiento de la Tierra por los polos. Comprobar que el momento de inercia depende de la masa y de la distancia al eje de giro. Explicar el funcionamiento de un regulador de velocidad de rotación.
DIMENSIONES DE LA BASE
700x315 mm; ø rueda mayor : 250 mm; ø rueda menor : 20 mm
DIMENSIONES DE LOS DISTINTOS DISPOSITIVOS
• Esfera de meridianos elásticos: ø 300 mm.
• Bolitas de distinto tamaño encadenadas y deslizantes sobre una barra que las atraviesa. Longitud de la barra: 100 mm• Copa semiesférica con reborde: ø 210 mm.
• Paralelogramo articulado con esferas separadas entre 75 y 360 mm, según la velocidad angular; ø esferas : 34 mm• Carril semicircular: ø 270 mm
• Tubo acodado cerrado y con líquido coloreado: 160 mm cada rama.ÉPOCA
Siglo XIX.
FABRICANTE
Max Kohl A.G - Chemnitz
FUERZAS PARALELAS II
DESCRIPCIÓN DEL APARATO Y SU FUNCIONAMIENTO
Consta de una base, un soporte vertical con un dispositivo en la parte superior para que se apoye, y pueda girar, un brazo horizontal con una cuchilla en su centro. Este brazo tiene once ganchos colocados simétricamente donde se pueden alojar diferentes pesos para comprobar que los momentos de giro dependen de la fuerza y de la distancia al eje.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Condiciones de equilibrio en sólidos rígidos.
MATERIALES
Madera, hierro y latón.
APLICACIONES DIDÁCTICAS
Comprobar que el equilibrio en un sólido rígido exige que el momento resultante respecto al eje de giro sea nulo.
DIMENSIONES
Base: 480x294 mm; altura: 1040 mm
Brazo de 800 mmÉPOCA
Siglo XIX.
FABRICANTE
Maison Pixii, Fabre de Lagrange - París
MAQUINA DE ATWOOD
DESCRIPCIÓN DEL APARATO Y SU FUNCIONAMIENTO
Consta de una sólida columna de madera, cuya verticalidad se consigue mediante los tornillos niveladores de la base y la ayuda de la plomada incorporada. En la parte superior hay una repisa donde se coloca la polea, cuyo eje descansa en dos tornillos con poco rozamiento, estando protegida por una caja de vidrio. Entre la repisa superior y la base hay una regla cuadrada (de 27x27 mm) de 2 m y graduada frontalmente en cm. A lo largo de esta regla pueden deslizar tres piezas: una puede fijarse en la división conveniente para detener el cuerpo; otra, en forma de anillo, por donde ha de pasar la pesa mayor; la tercera, también anular, por donde ha de pasar la pesa menor.
Con objeto de apreciar con exactitud el instante preciso en que se inicia y concluye la caída, se enlazan, por medio de palancas combinadas, el péndulo de un sistema de relojería con una plaquita colocada en el cero de la regla, donde se mantiene el peso mayor, que cae en el momento de desviar el péndulo, porque la última palanca de enlace inclina el sostén móvil alrededor de un eje horizontal.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Un cuerpo frena la caída de otro para que descienda con m.u.a. pero con una aceleración mucho menor que la de la gravedad.
APLICACIONES DIÁCTICAS
Hallar el valor de la aceleración de caída midiendo espacios recorridos y tiempos. Comprobar la Ley fundamental de la Mecánica. Medir el valor de la gravedad.
MATERIALES
Madera, hierro y latón.
DIMENSIONES
altura total: 2,30mm; altura de la columna: 1,85mm; ø polea : 16 mm
ÉPOCA
Siglo XIX.
FARICANTE
Grasselli y Zambra - Madrid
MEDIDAS DE CAPACIDAD
DESCRIPCIÓN DEL APARATO
Seis recipientes cilíndricos provistos de dos asas los tres mayores y con capacidad de doble decalitro, decalitro, medio decalitro, doble litro, litro y medio litro respectivamente.
APLICACIONES DIÁCTICAS
Apreciar visualmente lo que ocupan ciertos volúmenes y su relación. Ejemplo el doble decalitro se podría comparar con el volumen molar de un gas en condiciones normales.
MATERIALES
Latón.
DIMENSIONES
Altura de cada recipiente, en mm:
Doble decalitro: 310 ; decalitro: 250 ; ½ decalitro: 200; doble litro: 228; litro: 180 y ½ litro: 144.
ÉPOCA
Siglo XIX
FABRICANTE
Molas en Bar na „
METRÓNOMO MECÁNICO
DESCRIPCIÓN DEL APARATO Y SU FUNCIONAMIENTO
Consta de una caja de madera, con forma de tronco de pirámide cuadrada rematada con una pequeña pirámide cuadrada, y de una varilla metálica, con divisiones que disminuyen su longitud de abajo- arriba, y con una pesa que puede desplazarse a lo largo de la misma. La varilla se comporta como un péndulo invertido de frecuencia variable al deslizar la pesa. Cuando la pesa se sitúa cerca de la base, los periodos son más cortos, mientras que al alejarla de la base el péndulo se mueve más despacio ya que crece el periodo con el momento de inercia.
En la parte central de la caja, detrás de la varilla, hay una escala numérica que permite fijar el número de oscilaciones por minuto. La escala abarca desde 40 a 208 oscilaciones por minuto. En la misma escala se incorpora la correspondencia con los ritmos Largo, Larghetto, Adagio, Andante, Allegro y Presto.
El mecanismo interno para proporcionar energía es un muelle helicoidal , tensado mediante un sistema de cuerda manual, que permite al metrónomo funcionar durante unos 10 a 15 minutos.PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Al variar la longitud de un péndulo varía su frecuencia de oscilación.
APLICACIONES DIÁCTICAS
Indicar el compás de las composiciones musicales . Produce regularmente una señal, acústica, que permite a un músico mantener un tempo constante.
MATERIALES
Madera, hierro y latón.
DIMENSIONES
Altura = 225 mm Lado de la base 110 mm
ÉPOCA
Siglo XIX
MOTOR ELÉCTRICO PARA FUERZAS DE INERCIA
DESCRIPCIÓN DEL APARATO Y SU FUNCIONAMIENTO
La alimentación es eléctrica y con un interruptor giratorio. El motor se encuentra firmemente anclado en un robusto soporte que admite dos posiciones: una con el eje del motor en horizontal y otra en vertical. La velocidad de rotación se controla con un reóstato adosado al soporte. En el extremo del eje motriz una transmisión pone en rotación el eje, perpendicular al anterior, de la polea que mediante una correa de cuero acciona otra donde se acoplan los dispositivos a utilizar en los diferentes casos de fuerzas de inercia.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Transformación de energía eléctrica en mecánica.
MATERIALES
Hierro, cobre, bakelita y níquel.
APLICACIONES DIDÁCTICAS
Poner en rotación los distintos dispositivos de fuerzas de inercia.
DIMENSIONES
soporte: 620x270x260 mm; ø motor : 129 mm; Ø polea motriz 58 mm; ø polea de los dispositivos : 42 mm; reóstato: longitud: 170 mm y ø : 42 mm.
ÉPOCA
Comienzo del siglo XX
FABRICANTE
Max Kohl A.G. - Chemnitz
NONIUS DIDÁCTICO CIRCULAR
DESCRIPCIÓN DEL APARATO Y SU FUNCIONAMIENTO
Consta de un arco dividido en grados (hasta 80º) y el nonius que gira sobre la escala fija, en el que se han tomado 29 divisiones de grado y se han dividido en 30. En una escala de medida, podemos apreciar hasta su unidad de división más pequeña, siendo esta la apreciación con la que se puede dar la medida. El nonio es una segunda escala que permite hacer una medición con mayor precisión, en este caso en minutos.
Apreciación del nonius. A= 1-29/30 =1/30 de grado sexagesimal, que multiplicado por 60 minutos que tiene un grado serían 2 min por cada división del nonius. Como está indicado ya en el nonio que cada división corresponde a dos minutos, la lectura será sencilla.
FUNCIÓN
Medir ángulos con mayor precisión que si sólo se usase un arco fijo.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Dividir n-1 divisiones del arco fijo en n divisiones en el móvil o nonius, procurando que el valor de la apreciación sea cómodo dando números redondos en la unidad que nos interese. Si se trata del sistema sexagesimal tomaremos n como un divisor de 60º: 6, 30,…..
MATERIALES
Madera y latón.
APLICACIONES DIDÁCTICAS
Aprender el uso de este aparato de medida.
DIMENSIONES
Radio de la regla fija: 500 mm;
Radio de la regla móvil: 300 mm.ÉPOCA
Aparato del S. XX.
NONIUS DIDÁCTICO RECTO
DESCRIPCIÓN DEL APARATO Y SU FUNCIONAMIENTO
En una escala de medida, podemos apreciar hasta su unidad de división más pequeña, siendo esta la apreciación con la que se puede dar la medida. El nonio o vernier es una segunda escala auxiliar que tienen algunos instrumentos de medida, que permite hacer una medición con mayor precisión.
En nuestro caso el sistema consiste en una regla fija con 52 divisiones correspondientes a 52 cm, y una corredera o regla móvil, con un fiel o punto cero, que se mueve a lo largo de la regla. En ella se han tomado 9 divisiones de la regla y se han dividido en 10. Si coinciden los ceros la diferencia entre la primera división de la regla y la primera del nonius es 1- 9/10= 0,1cm; la diferencia entre la segunda división de la regla y la segunda del nonius es 0,2 cm. en todos los casos en los que el punto 0 del nonio coincide con una división de la regla el punto diez del nonio también lo hace.
De modo general, el cero indica el número entero de divisiones de la regla, y el nonio indica su posición entre dos divisiones sucesivas de la regla, que en este caso serían mm.
FUNCIÓN
Medir con mayor precisión que si sólo se usase la regla fija.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Dividir n-1 divisiones de la regla fija en n divisiones en la móvil o nonius.
MATERIAL
Madera.
APLICACIONES DIDÁCTICAS
Aprender el uso de este aparato de medida.
DIMENSIONES
Regla fija: 600x100mm;
Regla móvil: 150x30 mm.
ÉPOCA
Aparato del S. XX. Pierre Vernier matemático francés, es conocido por la invención en 1631 de la escala vernier para medir longitudes con gran precisión y basado en el de Pedro Nunes (1514).
PALMER
DESCRIPCIÓN DEL APARATO Y SU FUNCIONAMIENTO
Un palmer consiste en un tornillo micrométrico que avanza por una estructura fija en forma de U que dispone de una escala para apreciar el número de vueltas que da el tornillo, mientras que éste dispone de un limbo graduado para apreciar fracciones de vuelta. El paso de rosca (distancia que avanza el tornillo en cada vuelta) y el número de divisiones del limbo graduado determinan la sensibilidad del palmer.
Los dos palmer que hay en el Museo tienen un paso de rosca de 1 mm y los limbos tienen 50 y 20 divisiones, respectivamente.
MATERIALES
Hierro y níquel.
APLICACIONES DIDÁCTICAS
Medida precisa de grosores.
DIMENSIONES
120-145 mm
ÉPOCA
Siglos XIX y XX
FABRICANTE
S. Gar du Gouv e - Brevete
PANTÓGRAFO DIDÁCTICO
DESCRIPCIÓN DEL APARATO Y SU FUNCIONAMIENTO
Un pantógrafo consta de cuatro barras que forman un paralelogramo articulado con dos de sus lados adyacentes más largos, uno de los cuales se fija por un punto en la mesa y el otro lleva en su extremo el alojamiento (1) para un lápiz o un puntero. En otro de los vértices del paralelogramo lleva un alojamiento (2) similar. Tras fijar el pantógrafo y recorrer un dibujo con el puntero, el lápiz colocado en el otro alojamiento reproduce el dibujo ampliado o reducido según que aquel esté situado en el alojamiento 1 o en el 2. El paralelogramo puede articularse con distintas escalas.
FUNCIÓN
Reproducción, ampliación o reducción de un plano o dibujo.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Semejanza de polígonos.
MATERIALES
Acero.
APLICACIONES DIDÁCTICAS
Demostración del funcionamiento de un pantógrafo.
DIMENSIONES
Lados de 250 y 130 mm.
ÉPOCA
Siglo XX
FABRICANTE
ENOSA - Madrid
PARADOJA DINÁMICA
DESCRIPCIÓN DEL APARATO Y SU FUNCIONAMIENTO
1º.- Un disco grueso de madera, con plomo rellenando un hueco próximo al borde lateral para que, paradójicamente, suba por un plano inclinado. Para conseguir tal efecto hay que apoyar el cilindro, con el plomo lo suficientemente alto, para que tienda a rodar hacia arriba hasta situar su centro de gravedad lo más bajo posible, conforme a las condiciones generales del equilibrio estable.
2º.- Se trata de un objeto no lastrado pero con forma de doble cono unido por las bases y que asciende por el plano inclinado que forman dos tablillas que se van separando, pero realmente su centro de gravedad va bajando, ya que cada vez se apoya más cerca del eje de rotación.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Un cuerpo, en un plano inclinado, tiende a caer espontáneamente.
MATERIALES
Madera, hierro y plomo.
APLICACIONES DIDÁCTICAS
Un cuerpo se mueve en el sentido que desciende su centro de gravedad aunque la vista nos engañe y parezca que asciende.
DIMENSIONES
ø disco lastrado : 185 mm; grosor: 48 mm
Doble cono unido por su base: largo: 280 mm; ø máximo :92 mm; ø mínimo : 15 mm lPlano inclinado: longitud: 457 mm; 50 mm = h = 77 mmÉPOCA
Siglo XIX.
PÉNDULO DE FOUCAULT
DESCRIPCIÓN DEL APARATO Y SU FUNCIONAMIENTO
Se trata más bien de una pequeña maqueta del péndulo de Foucault. Sobre una base de madera se encuentra una plataforma del mismo material que puede girar libremente sobre su eje cuando éste se acople a un dispositivo adecuado de rotación. Sujeto a la plataforma hay un arco de hierro de cuya parte superior cuelga una pequeña esfera de cobre.
Conseguida una adecuada velocidad de rotación de la plataforma se hace oscilar al péndulo en un plano determinado y se observa, con ayuda de una rosa de los vientos fija en la plataforma, cómo el plano de oscilación se mantiene respecto al observador, lo que supone que cambia respecto a la plataforma en rotación.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Un péndulo simple mantiene su plano de oscilación.
MATERIALES
Madera, hierro y cobre.
APLICACIONES DIDÁCTICAS
Poner de manifiesto el giro de la Tierra sobre su eje.
DIMENSIONES
Altura 440 mm; ø de la plataforma 200 mm
ÉPOCA
Siglo XX.
FABRICANTE
Eimler-Basanta-Haase (S.L.) - Madrid
PÉNDULO DE KATER
DESCRIPCIÓN DEL APARATO Y SU FUNCIONAMIENTO
Consta de una barra de hierro dividida en 132 cm. En dos posiciones separadas 100 cm tiene sendas cuchillas fijas que colocadas en el apoyo del soporte que se fija en la pared, permiten hacer oscilar el sistema en torno a esos dos ejes paralelos.
La barra del péndulo lleva dos masas o lentejas metálicas embutidas en ella; ambas son móviles: una está cerca del extremo inferior y la otra está colocada entre las dos cuchillas. Se va moviendo la segunda masa hasta que, suspendido indistintamente de una u otra cuchilla tenga el mismo periodo de oscilación. Se halla la distancia entre ambas cuchillas y esa es la longitud del péndulo simple sincrónico con el compuesto.
Se demuestra en Mecánica que la longitud, L, del péndulo compuesto, es: ---
En la práctica no siempre se pueden determinar fácilmente I, momento de inercia, respecto al centro de suspensión y la distancia entre el citado eje y el centro de gravedad; por ello, es preferible hallar experimentalmente el valor de L: una vez conocida la posición del eje de oscilación, la distancia entre ambas cuchillas da la longitud L del péndulo simple de periodo T.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El periodo del péndulo compuesto es el mismo, tanto si oscila alrededor del eje de suspensión como en torno del eje de oscilación.
MATERIALES
Hierro y latón.
APLICACIONES DIDÁCTICAS
Basándose en la reciprocidad de los ejes de suspensión y de oscilación se construye un péndulo, cuya distancia entre ambos permite conocer, sin cálculo, la longitud “L” del péndulo simple sincrónico.
DIMENSIONES
longitud 1400mm; distancia entre cuchillas 1000 mm.
Ø de las lentejas : 100 mmÉPOCA
Siglo XIX.
PÉNDULOS SIMPLES
DESCRIPCIÓN DEL APARATO
Apoyada en una base se halla una columna de cuya extremo sale un soporte horizontal, todo ello de madera. De dicho soporte cuelgan cuatro esferas metálicas cada una de ellas suspendida de un hilo inextensible y de masa despreciable; cada hilo tiene distinta longitud.
Al apartar las esferas de la posición de equilibrio y soltarlas se observa cómo el periodo de oscilación crece con la longitud del hilo.
La constancia en la duración de las oscilaciones de un péndulo en el mismo lugar de la Tierra, y su independencia de la amplitud cuando es suficientemente pequeña, permiten aplicar este aparato a la medida del tiempo y a regular la marcha de los relojes.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El periodo del péndulo simple depende de su longitud.
MATERIALES
Madera, hierro, hilo y latón.
APLICACIONES DIDÁCTICAS
Comprobar que el periodo sólo depende de la longitud del péndulo y no de su masa.
DIMENSIONES
Altura del soporte: 1140 mm
Base: 450x315 mm Brazo horizontal: 320x50 mmÉPOCA
Siglo XIX.
PLANO INCLINADO
DESCRIPCIÓN DEL APARATO Y SU FUNCIONAMIENTO
El plano tiene una bisagra en un extremo y en el otro una guía vertical, o alzadera, con un tornillo que hace de tope para fijar o variar paulatinamente su inclinación desde 0 hasta 20 cm de altura. Tiene una polea en la parte superior del plano por la que pasa un hilo, unido en un extremo a un carrito que se mueve por el plano con movimiento uniforme (al no haber deslizamiento el rozamiento es nulo) y en el otro a un platillo porta pesas. Dispone de tres escalas: una en la base horizontal, otra en el plano inclinado y una tercera en la alzadera. Midiendo con estas escalas se puede determinar el ángulo de inclinación del plano y, por tanto, las componentes del peso.
Estas componentes también se pueden determinar experimentalmente: La componente paralela al plano con ayuda del peso del platillo y las pesas añadidas al mismo y la componente normal con lo que marque un dinamómetro que tire hasta casi despegar el carrito del plano.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El cuerpo comienza a deslizar cuando la fuerza de rozamiento no puede crecer más y es superada por la componente del peso.
MATERIALES
Madera, hierro, níquel y latón.
APLICACIONES DIDÁCTICAS
Hallar el coeficiente de rozamiento de un cuerpo que desliza y por otra parte medir las componentes, paralela y perpendicular al plano, del peso de un carrito.
DIMENSIONES
Longitud total del plano: 600 mm; altura máxima 305 mm; anchura: 120 mm.
ø polea : 80 mm; ø ruedas del carro :56 mm; ø platillo :50 mm
ÉPOCA
Siglo XIX.
POLEAS EN BASCULANTES
DESCRIPCIÓN DEL APARATO Y SU FUNCIONAMIENTO
Sobre un soporte rectangular se apoya una pantalla vertical. En la parte superior de la pantalla hay un carril formado por dos hilos metálicos horizontales y tensos, que pasan por los agujeros de un soporte móvil sobre el que va alojada una polea; el soporte con su polea pueden deslizar horizontalmente. En un extremo hay otra polea, ésta fija; en el opuesto va sujeto un hilo que luego pasa por la polea deslizante y en el extremo de este hilo hay una pesa. El soporte es arrastrado por otro hilo que pasa por la polea fija.
Si ambas pesas están equilibradas, lo estarán en cualquier posición ya que el aumento de la energía potencial de una va acompañado de la disminución de la energía potencial de la otra. No hay ganancia pero permite una basculación fácil.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Para realizar un trabajo con una polea se puede utilizar el peso de un cuerpo.
MATERIALES
Madera, latón e hilo.
APLICACIONES DIDÁCTICAS
Comprobar cómo una polea cambia la dirección de la fuerza pero no su valor. Mostrar cómo puede elevarse fácilmente un cuerpo con la ayuda de contrapesos.
DIMENSIONES
Base: 245x430 mm
Tablero vertical: 405x400 mm
ÉPOCA
Siglo XIX.
POLEAS Y POLIPASTOS I y II.
DESCRIPCIÓN DEL APARATOY SU FUNCIONAMIENTO
Consta de un bastidor de madera en cuyo travesaño superior se hallan distintos anclajes para realizar el montaje de poleas. Actualmente están montadas poleas fijas, conjuntos fijas-móviles y un polipasto. Este último es una combinación de poleas fijas y móviles recorridas por una sola cuerda que tiene uno de sus extremos anclado a un punto fijo.
La polea fija tiene por misión modificar la dirección de la fuerza (potencia) que ejercemos sobre la cuerda. El hecho de ejercer la potencia en sentido descendente facilita la elevación de cargas, pues podemos ayudarnos de nuestro propio peso.
La polea móvil tiene por misión proporcionar ganancia mecánica al sistema. Por regla general, cada polea móvil nos proporciona una ganancia igual a 2.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Realizar el mismo trabajo ejerciendo una fuerza menor pero con un desplazamiento mayor.
MATERIALES
Madera, hierro y latón.
APLICACIONES DIDÁCTICAS
Explicar cómo las poleas cambian la dirección de las fuerzas; mostrar que se realiza el mismo trabajo con una fuerza mucho menor si el desplazamiento es mucho mayor.
DIMENSIONES
Bastidor: 75,5x145mm
ø de las poleas : entre 38 y 48 mm
ÉPOCA
Siglo XIX.
REFLEXIÓN MECÁNICA
DESCRIPCIÓN DEL APARATO Y SU FUNCIONAMIENTO
El aparato se apoya sobre un trípode con tornillos niveladores. En la parte central inferior hay una placa de acero pulido que puede inclinarse distintos ángulos y en su lateral lleva soldada una aguja que se mueve sobre un semicírculo fijo graduado de 5 en 5 grados con el cero en el centro: con ella se mide el ángulo de incidencia. También tiene un brazo giratorio que termina en una canastilla y una aguja que indica los grados que lo giramos: con ella se mide el ángulo de reflexión.
En la parte de atrás, como continuación de uno de los pies, tiene un soporte vertical con un brazo que termina en un tubo por el que se deja caer una canica de parecido diámetro: así se consigue que caiga verticalmente.
Con la canastilla en la posición adecuada (igualdad en los ángulos de incidencia y reflexión) la bola, al caer, “rebota” en la placa y se introduce en la canastilla.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Los cuerpos elásticos, al chocar, cumplen las leyes de la reflexión.
MATERIALES
Hierro, acero, níquel, tela y latón.
APLICACIONES DIDÁCTICAS
Comprobar que el ángulo de reflexión tiene igual valor que el ángulo de incidencia.
DIMENSIONES
altura total: 430mm; placa: 100x120 mm
Ø de la canasta : 50 mm
ÉPOCA
Siglo XIX
RELOJ DE ARENA
DESCRIPCIÓN DEL APARATO Y SU FUNCIONAMIENTO
Consta de un recipiente simétrico de vidrio comunicadas las partes por un pequeño orificio central. Una cavidad está llena arena muy fina que se comporta como un fluido salvo que no conserva la horizontalidad de la superficie libre.
El contenedor consta de dos bases circulares de madera unidas por cinco columnas torneadas del mismo material.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
La velocidad media de caída de un recipiente al otro es la misma.
MATERIALES
Madera y vidrio.
APLICACIONES DIDÁCTICAS
La arena fina se comporta como un fluido, cae por la gravedad en un intervalo fijo de tiempo.
DIMENSIONES
Altura 200 mm:
Diámetro 97 mm
ÉPOCA
Siglo XIX.
FERROCARIL AÉREO
DESCRIPCIÓN DEL APARATO Y SU FUNCIONAMIENTO
La pista es un plano inclinado y en la parte más baja forma un bucle , cuyo plano es vertical, y esta curva es recorrida por un carrito en virtud de la velocidad adquirida al bajar por el plano inclinado. La fuerza peso y la fuerza normal ejercida hacia dentro por la pista se emplean en proporcionar aceleración normal para el cambio de dirección de la velocidad.
Hay una velocidad crítica por debajo de la cual el carrito se despega de la pista. Si e l carrito se abandona desde una altura tal que su velocidad en la parte más alta de la pista sea mayor que la velocidad crítica “riza el rizo”. Si el movimiento empieza a menor altura el carrito acaba despegándose de la pista.
FUNCIÓN
Mostrar el movimiento en una circunferencia vertical.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Principio de conservación de la energía.
MATERIALES
Hierro, madera y plomo.
APLICACIONES DIDÁCTICAS
Explicar la contribución del peso a la fuerza centrípeta. Comprobar que hay una velocidad crítica por debajo de la cual el carrito se despega de la pista.
DIMENSIONES
Plataforma de madera: 760x270 mm
Carril: Altura máxima 600 mm; ø del rizo 70 mm
Carrito: 60x40x35 mm
ÉPOCA
Siglo XIX.
SISTEMA SOLAR
RUEDAS DENTADAS Y TORNO
DESCRIPCIÓN DEL APARATO Y SU FUNCIONAMIENTO
Es una combinación de dos ruedas dentadas y un torno.
Un torno consiste en un cilindro de radio r y una manivela de radio mayor, R, que lo acciona. Como el trabajo es fuerza por desplazamiento: F potencia ·R manivela = F resistencia ·r cilindro
Además de la ganancia del torno, el dispositivo lleva unas ruedas dentadas que multiplican la ganancia. El eje de la manivela coincide con el de la rueda pequeña o piñón (17 dientes) y el de la rueda grande coincide con el del cilindro del torno. Mientras la manivela y el piñón dan cuatro vueltas la rueda grande, y por tanto el cilindro, dan una vuelta.
Gracias a este mecanismo se puede subir una fuerza resistente, ejerciendo sobre la manivela una fuerza 15 veces menor. 4·F potencia ·R manivela = F resistencia ·r cilindro
4·F P ·43= F R ·11,5 ; F R = 15· F P
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Realizar el mismo trabajo ejerciendo una fuerza menor pero con un desplazamiento mayor.
MATERIALES
Madera, hierro y latón.
APLICACIONES DIDÁCTICAS
Comprobar cómo se puede elevar un peso grande realizando una fuerza menor.
DIMENSIONES
Ø del torno = 23 mm
Ø de la manivela = 86 mm
ÉPOCA
Siglo XX.
TRIBÓMETRO
DESCRIPCIÓN DEL APARATO Y SU FUNCIONAMIENTO
Consiste en una mesa de madera sobre la cual está apoyado un taco, también de madera; un hilo atado al taco pasa por una polea lateral y el otro extremo lleva un platillo portapesas.
Para calcular la fuerza de rozamiento por deslizamiento se van añadiendo pesas en el platillo hasta conseguir un movimiento uniforme; el valor de este peso mide la fuerza necesaria para vencer el rozamiento. Como las superficies están igualmente pulidas y son del mismo material se comprueba que el rozamiento no depende del tamaño de la superficie ni de la velocidad. E s mayor el rozamiento estático que el dinámico.
Mientras no se mueva, el valor de la fuerza de rozamiento se adapta al valor de la fuerza paralela que intenta moverlo.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Un cuerpo apoyado en un plano horizontal comenzará a moverse al aplicarle una fuerza ligeramente mayor que la de rozamiento.
MATERIALES
Madera y latón
APLICACIONES DIDÁCTICAS
Mostrar que --- edir la fuerza de rozamiento por deslizamiento y comprobar las variables de las que depende.
DIMENSIONES
Mesa: 500x150x425 mm
Taco:120x80x60 mm
Polea: ø =65 mm
ÉPOCA
Principios del S. XIX
TUBO DE NEWTON
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
La aceleración que imprime la Tierra a los cuerpos no depende de su masa.
MATERIALES
Vidrio y latón.
APLICACIONES DIDÁCTICAS
Si no hay rozamiento dos cuerpos, sea una pluma o una canica metálica, soltados a la vez desde una cierta altura caen simultáneamente.
DIMENSIONES
Altura = 1395 mm; ø del tubo : 61-68 mm
ÉPOCA
Siglo XIX.
FABRICANTE
Diego Rostriaga, Madrid
MÁQUINA NEUMÁTICA
