Una máquina es una herramienta que contiene una o más piezas que usa energía para realizar una acción prevista. Las máquinas generalmente funcionan con medios mecánicos, químicos, térmicos o eléctricos, y a menudo se motorizan. Históricamente, una herramienta eléctrica también requería piezas móviles para clasificar como una máquina. Sin embargo, el advenimiento de la electrónica ha llevado al desarrollo de herramientas eléctricas sin piezas móviles que se consideren máquinas. [1]

Una máquina simple es un dispositivo que simplemente transforma la dirección o magnitud de una fuerza, pero existe una gran cantidad de máquinas más complejas. Los ejemplos incluyen vehículos, sistemas electrónicos, máquinas moleculares, computadoras, televisión y radio.

Contenido

1 etimología
2 Historia
3 tipos
3.1 mecánico
3.1.1 Máquinas simples
3.1.2 motores
3.2 eléctrico
3.2.1 Máquina eléctrica
3.2.2 Máquina electrónica
3.2.3 máquinas informáticas
3.3 máquinas moleculares
4 elementos de la máquina
4.1 mecanismos
4.2 Controladores
5 Impacto
5.1 Revolución industrial
5.2 Mecanización y automatización
5.3 autómata
6 Ver también
7. Referencias
8 Lecturas adicionales

Etimología

La palabra máquina deriva de la palabra latina machina, [1] que a su vez deriva del griego (dórico μαχανά makhana, iónico μηχανή mekhane "artilugio, máquina, motor", [2] una derivación de μῆχος mekhos "significa, recuerdo, remedio, remedio remediar "[3]).

Un significado más amplio de "tela, estructura" se encuentra en el latín clásico, pero no en el uso griego.

Este significado se encuentra en el francés medieval tardío, y se adopta de los franceses al inglés a mediados del siglo XVI.

En el siglo XVII, la palabra también podría significar un esquema o trama, un significado ahora expresado por la maquinación derivada. El significado moderno se desarrolla a partir de la aplicación especializada del término a los motores de escenario utilizados en los motores de teatro y de asedio militar, tanto a fines del siglo XVI como principios del XVII. El OED rastrea el significado formal y moderno para el léxico técnico de John Harris (1704), que tiene:

La máquina, o el motor, en mecanicias, es algo suficiente para elevar o detener el movimiento de un cuerpo ... Las máquinas simples se consideran comúnmente que son seis en número, a saber. El balance, el eformar, la polea, la rueda, la cuña y el tornillo ... las máquinas compuestas o motores son innumerables.

La palabra motor utilizada como sinónimo (casi) tanto por Harris como en lenguaje posterior deriva en última instancia (a través de French Old) del "ingenio, una invención" latina Ingenium.
Historia
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Axe de mano de pedernal que se encuentra en Winchester

Quizás el primer ejemplo de un dispositivo hecho por humanos diseñado para administrar la energía es el hacha de la mano, hecha por Flint para formar una cuña. Una cuña es una máquina simple que transforma la fuerza lateral y el movimiento de la herramienta en una fuerza de división transversal y movimiento de la pieza de trabajo.

La idea de una máquina simple se originó con el filósofo griego Archimedes alrededor del siglo III a. C., que estudió las máquinas simples de Archimedean: palanca, polea y tornillo. [4] [5] Descubrió el principio de ventaja mecánica en la palanca. [6] Los filósofos griegos posteriores definieron las cinco máquinas simples clásicas (excluyendo el plano inclinado) y pudieron calcular aproximadamente su ventaja mecánica. [7] Heron of Alexandria (ca. 10–75 dC) en su mecánica de trabajo enumera cinco mecanismos que pueden "poner una carga en movimiento"; palanca, molinete, polea, cuña y tornillo, [5] y describe su fabricación y usos. [8] Sin embargo, la comprensión de los griegos se limitaba a la estadística (el equilibrio de fuerzas) y no incluía la dinámica (la compensación entre la fuerza y ​​la distancia) o el concepto de trabajo.

Durante el Renacimiento, la dinámica de las potencias mecánicas, como se llamaba a las máquinas simples, comenzó a estudiarse desde el punto de vista de cuánto trabajo útil podrían realizar, lo que eventualmente conduce al nuevo concepto de trabajo mecánico. En 1586, el ingeniero flamenco Simon Stevin obtuvo la ventaja mecánica del plano inclinado, y se incluyó con las otras máquinas simples. La teoría dinámica completa de las máquinas simples fue elaborada por el científico italiano Galileo Galilei en 1600 en Le Meccaniche ("sobre mecánica"). [9] [10] Él fue el primero en entender que las máquinas simples no crean energía, simplemente la transforman. [9]

Leonardo da Vinci descubrió las reglas clásicas de la fricción deslizante en las máquinas (1452-1519), pero permaneció inédito en sus cuadernos. Fueron redescubiertos por Guillaume Amontons (1699) y fueron desarrollados por Charles-Augustin de Coulomb (1785). [11]
Tipos
Tipos de máquinas y componentes relacionados Máquina de clasificación (s)
Máquinas simples plano inclinado, rueda y eje, palanca, polea, cuña, tornillo
Componentes mecánicos Eje, rodamientos, cinturones, cubo, sujetador, engranaje, llave, cadenas de enlace, estante y piñón, cadenas de rodillos, cuerda, sellos, resorte, rueda
Reloj Atomic Clechning, reloj, reloj de péndulo, reloj de cuarzo
Compresores y bombas Tornillo de arquimedes, bomba eductora-chorro, carnero hidráulico, bomba, trompe, bomba de vacío
Motores de calor de calor Los motores de combustión de vapor de motores de vapor, motor Stirling
Motores de combustión internos al motor, turbina de gas
Refrigerador de absorción de bombas de calor, refrigerador termoeléctrico, enfriamiento regenerativo
Enlaces pantógrafos, cámara, lipkin Peuucellier
Turbina de gas turbina, motor a reacción, turbina de vapor, turbina de agua, generador de viento, molino de viento
Aerofoil Sail, Wing, Timón, Flap, Propulsor
Dispositivos electrónicos tubo de vacío, transistor, diodo, resistencia, condensador, inductor, memristor, semiconductor, computadora
Robots actuador, servo, servomecanismo, motor paso a paso, computadora
Máquina expendedora miscelánea, túnel de viento, consulta máquinas de pesaje, máquinas remachadas
Mecánico
Artículos principales: máquina (mecánica) e ingeniería mecánica

La palabra mecánica se refiere al trabajo producido por máquinas o la maquinaria. Se relaciona principalmente con las herramientas de maquinaria y las aplicaciones mecánicas de la ciencia. Algunos de sus sinónimos son automáticos y mecánicos.
Máquinas simples
Artículo principal: máquina simple
Tabla de mecanismos simples, de Chambers 'Cyclopædia, 1728. [12] Las máquinas simples proporcionan un "vocabulario" para comprender máquinas más complejas.

La idea de que una máquina se puede descomponer en elementos móviles simples LED Archimedes para definir la palanca, la polea y el tornillo como máquinas simples. En el momento del Renacimiento, esta lista aumentó para incluir la rueda y el eje, la cuña y el plano inclinado.
Motores
Artículo principal: motor

Un motor o motor es una máquina diseñada para convertir la energía en un movimiento mecánico útil. [13] [14] Los motores de calor, incluidos los motores de combustión interna y los motores de combustión externos (como las máquinas de vapor) queman un combustible para crear calor, que luego se usa para crear movimiento. Los motores eléctricos convierten la energía eléctrica en movimiento mecánico, los motores neumáticos utilizan aire comprimido y otros, como los juguetes de liquidación utilizan energía elástica. En los sistemas biológicos, los motores moleculares como las miosinas en los músculos usan energía química para crear movimiento.
Eléctrico

Medios eléctricos operando o produciendo electricidad, relacionada o preocupada por la electricidad. En otras palabras, significa usar, proporcionar, producir, transmitir u operarse por electricidad.
Máquina eléctrica
Artículo principal: máquina eléctrica

Una máquina eléctrica es el nombre genérico para un dispositivo que convierte la energía mecánica en energía eléctrica, convierte la energía eléctrica en energía mecánica o cambia la corriente alterna de un nivel de voltaje a un nivel de voltaje diferente.
Máquina electrónica
Artículo principal: Electrónica

La electrónica es la rama de la física, la ingeniería y la tecnología que trata con circuitos eléctricos que involucran componentes eléctricos activos, como tubos de vacío, transistores, diodos y circuitos integrados, y tecnologías de interconexión pasiva asociadas. El comportamiento no lineal de los componentes activos y su capacidad para controlar los flujos de electrones hace posible la amplificación de las señales débiles y generalmente se aplica a la información y al procesamiento de señales. Del mismo modo, la capacidad de los dispositivos electrónicos para actuar como conmutadores hace posible el procesamiento de información digital. Las tecnologías de interconexión, como las placas de circuito, la tecnología de envasado electrónico y otras formas variadas de infraestructura de comunicación, la funcionalidad de circuito completo y transforma los componentes mixtos en un sistema de trabajo.
Máquinas informáticas

Las computadoras almacenan y manipulan el flujo de electrones, con patrones en este almacenamiento y flujo interpretados como manipulación de información. Ver máquina de estado y máquina Turing.

Charles Babbage diseñó varias máquinas para tabular logaritmos y otras funciones en 1837. Su motor de diferencia es la primera calculadora mecánica. Esta máquina se considera un precursor de la computadora moderna, aunque ninguna se construyó en la vida de Babbage.
Máquinas moleculares

El estudio de las moléculas y proteínas que son la base de las funciones biológicas han llevado al concepto de una máquina molecular. Por ejemplo, los modelos actuales de la operación de la molécula de kinesina que transporta vesículas dentro de la célula, así como la molécula de miosina que opera contra la actina para causar la contracción muscular; Estas moléculas controlan el movimiento en respuesta a los estímulos químicos.

Los investigadores en nano-tecnología están trabajando para construir moléculas que realizan el movimiento en respuesta a un estímulo específico. A diferencia de las moléculas como la kinesina y la miosina, estas nanomáquinas o máquinas moleculares son construcciones como máquinas tradicionales que están diseñadas para funcionar en una tarea.
Elementos de la máquina
Artículo principal: Elemento de la máquina

Las máquinas se ensamblan a partir de tipos estandarizados de componentes. Estos elementos consisten en mecanismos que controlan el movimiento de varias maneras, como trenes de engranajes, interruptores de transistores, unidades de cinturón o cadena, enlaces, sistemas de cámaras y seguidores, frenos y embragues, y componentes estructurales, como miembros del marco y sujetadores.

Las máquinas modernas incluyen sensores, actuadores y controladores de computadora. La forma, la textura y el color de las cubiertas proporcionan una interfaz de estilo y operación entre los componentes mecánicos de una máquina y sus usuarios.
Mecanismos

Los conjuntos dentro de una máquina que controlan el movimiento a menudo se llaman "mecanismos". [15] [16] Los mecanismos generalmente se clasifican como engranajes y trenes de engranajes, mecanismos de levas y seguidores, y enlaces, aunque existen otros mecanismos especiales, como enlaces de sujeción, mecanismos de indexación y dispositivos de fricción, como frenos y embragues.

Para obtener más detalles sobre máquinas mecánicas, consulte Sistemas de máquina (mecánica) y mecánica.
Controladores

Los controladores combinan sensores, lógica y actuadores para mantener el rendimiento de los componentes de una máquina. Quizás el más conocido es el gobernador de flyball para una máquina de vapor. Los ejemplos de estos dispositivos van desde un termostato que, a medida que aumenta la temperatura, abre una válvula al agua de enfriamiento para acelerar los controladores, como el sistema de control de crucero en un automóvil. El controlador lógico programable reemplazó los relés y los mecanismos de control especializados con una computadora programable. Los servomotores que colocan con precisión un eje en respuesta a un comando eléctrico son los actuadores que hacen posible los sistemas robóticos.
Impacto
Revolución industrial
Artículo principal: Revolución industrial

La revolución industrial fue un período de 1750 a 1850, donde los cambios en la agricultura, la fabricación, la minería, el transporte y la tecnología tuvieron un profundo efecto en las condiciones sociales, económicas y culturales de los tiempos. Comenzó en el Reino Unido, luego se extendió posteriormente por Europa occidental, América del Norte, Japón y, finalmente, el resto del mundo.

Comenzando en la última parte del siglo XVIII, comenzó una transición en partes de la economía laboral previamente manual de Gran Bretaña y en la economía de regalos en animales para la fabricación basada en máquinas. Comenzó con la mecanización de las industrias textiles, el desarrollo de técnicas de fabricación de hierro y el mayor uso del carbón refinado. [17]
Mecanización y automatización
Artículos principales: mecanización y automatización
Un polipasto de mina con motor de agua utilizado para criar mineral. Este bloque de madera es de De Re Metallica por Georg Bauer (nombre latinizado Georgius Agricola, ca. 1555) Un libro de texto minero temprano que contiene numerosos dibujos y descripciones de equipos mineros.

La mecanización o mecanización (BE) está proporcionando a los operadores humanos maquinaria que los ayuda a los requisitos musculares de trabajo o desplaza el trabajo muscular. En algunos campos, la mecanización incluye el uso de herramientas manuales. En el uso moderno, como en ingeniería o economía, la mecanización implica que la maquinaria es más compleja que las herramientas manuales y no incluiría dispositivos simples, como un caballo sin oruga o un molino de burro. Dispositivos que causan cambios de velocidad o cambios hacia o desde el reciprocador hasta el movimiento rotativo, utilizando medios como engranajes, poleas o caradas y cinturones, ejes, levas y manivelas, generalmente se consideran máquinas. Después de la electrificación, cuando la mayoría de la maquinaria pequeña ya no estaba alimentada a mano, la mecanización era sinónimo de máquinas motorizadas. [18]

La automatización es el uso de sistemas de control y tecnologías de información para reducir la necesidad de trabajo humano en la producción de bienes y servicios. En el alcance de la industrialización, la automatización es un paso más allá de la mecanización. Mientras que la mecanización proporciona a los operadores humanos maquinaria para ayudarlos con los requisitos musculares del trabajo, la automatización también disminuye la necesidad de requisitos sensoriales y mentales humanos. La automatización juega un papel cada vez más importante en la economía mundial y en la experiencia diaria.
The Digesting Duck de Jacques de Vaucanson, aclamado en 1739 como el primer autómata capaz de digestión
Autómata
Artículo principal: autómata

Un autómata (plural: autómata o autómatas) es una máquina autoperatoria. La palabra a veces se usa para describir un robot, más específicamente un robot autónomo. Una ortografía alternativa, ahora obsoleta, es la automatización.

https://en.wikipedia.org/wiki/machine