Cuña (máquina)

Una cuña es una herramienta de forma triangular y es un plano inclinado portátil, y una de las seis máquinas simples clásicas. Se puede usar para separar dos objetos o partes de un objeto, levantar un objeto o mantener un objeto en su lugar. Funciona convirtiendo una fuerza aplicada a su extremo romo en fuerzas perpendiculares (normales) a sus superficies inclinadas.^[1]​ La ventaja mecánica de una cuña viene dada por la relación entre la longitud de su pendiente y su ancho.^[2]​^[3]​  Aunque una cuña corta con un ángulo amplio puede hacer una labor más rápido, requiere más fuerza que una cuña larga con un ángulo estrecho.

La fuerza descendente sobre la cuña produce una fuerza horizontal mucho mayor sobre el objeto

La fuerza se aplica sobre una superficie amplia y plana. Esta energía se transfiere al extremo puntiagudo y afilado de la cuña, permitiendo que el filo penetre en el objeto al generar una elevada presión en el punto de contacto. A su vez, la cuña desgaja el objeto en el que se inserta, gracias a transformar el desplazamiento longitudinal de la cuña en un desplazamiento transversal de magnitud mucho más pequeña, debido al ángulo agudo que forman las dos caras de la cuña.

Historia y evolución de la cuña

El hombre de Cromañón ya la empleaba bajo la forma de hacha, cuchillo y puntas de lanza. En el 3000 a.C ya se empleaba en las canteras egipcias para la separación de grandes bloques de piedra y para extraer tablas de los árboles. También por esta época se empieza a emplear en forma de sierra para madera. Hacia el 2900 a.C se empieza a emplear en Sumeria bajo la forma de arado de madera. Hacia el 1000 a.C. se aplica a las tijeras para trasquilar ovejas. En 1848 es empleada por Linus Yale para la fabricación de la llave de la primera cerradura de seguridad. Esa llave estaba dotada de dientes de sierra con alturas diferentes. En 1906 se patenta la cremallera formada por dientes que se engarzan entre sí por efecto de dos planos inclinados que los presionan. Una cuña introducida entre ellos permite separarlos.

Uso de una cuña

Las cuñas se utilizan para levantar objetos pesados, separándolos de la superficie sobre la que descansan.^[4]​

Considérese un bloque que se va a levantar con una cuña. A medida que la cuña se desliza debajo del bloque, el bloque se desliza hacia arriba por el lado inclinado de una cuña. Esto levanta el peso F_B del bloque. La fuerza horizontal F_A necesaria para levantar el bloque se obtiene considerando la velocidad de la cuña v_A y la velocidad del bloque v_B. Si se asume que la cuña no disipa ni almacena energía, entonces la potencia en la cuña es igual a la potencia de salida, o

${\displaystyle {\frac {F_{\mathrm {B} }}{F_{\mathrm {A} }}}={\frac {v_{\mathrm {A} }}{v_{\mathrm {B} }}}.}$ 

La velocidad del bloque está relacionada con la velocidad de la cuña por la pendiente del lado de la cuña. Si el ángulo de la cuña es α entonces

${\displaystyle v_{\mathrm {B} }=v_{\mathrm {A} }\tan \alpha ,\!}$ 

lo que significa que la ventaja mecánica

${\displaystyle MA={\frac {F_{\mathrm {B} }}{F_{\mathrm {A} }}}={\frac {1}{\tan \alpha }}.}$ 

Por tanto, cuanto menor sea el ángulo α, mayor será la relación entre la fuerza de elevación y la fuerza aplicada sobre la cuña. Esta es la ventaja mecánica de la cuña. Esta fórmula de ventaja mecánica se aplica a las operaciones de corte y división, así como a la elevación.^[5]​

También se pueden utilizar para separar objetos, como bloques de piedra tallada. Los mazos y las cuñas se utilizan para partir la madera a lo largo de la veta. Una cuña estrecha con un cono relativamente largo que se usa para ajustar con precisión la distancia entre los objetos se llama calce y se usa comúnmente en carpintería.

Las puntas de las horquillas y los clavos también son cuñas, ya que parten y separan el material en el que se empujan o clavan; los ejes pueden entonces mantenerse firmes debido a la fricción.

Véase también

• Máquina simple
• Polea

Referencias

1. , archivado desde el original el 16 de octubre de 2007, consultado el 29 de julio de 2009 ..
2. Bowser, Edward Albert (1920), An elementary treatise on analytic mechanics: with numerous examples (25th edición), D. Van Nostrand Company, pp. 202-203 ..
3. McGraw-Hill Concise Encyclopedia of Science & Technology, Third Ed., Sybil P. Parker, ed., McGraw-Hill, Inc., 1992, p. 2041.
4. J. M. McCarthy and Leo Joskowitz, “Kinematic Synthesis,” Formal Engineering Design Synthesis, (J. Cagan and E. Antonson, eds.), Cambridge Univ. Press, 2002.
5. C. LAKSHAMANA RAO, J. LAKSHINARASHIMAN, RAJU SETHURAMAN, SRINIVASAN M. SIVAKUMAR (2003). ENGINEERING MECHANICS: STATICS AND DYNAMICS. PHI Learning Pvt. Ltd. pp. 119 de 256. ISBN 9788120321892. Consultado el 26 de enero de 2021. 

Enlaces externos

•   Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre cuñas.

•   Datos: Q131408
•   Multimedia: Wedges