Un aspecto que distingue a la especie humana es la fabricación y uso de artefactos para facilitar su vida.

Desde tiempos remotos el hombre inició un largo camino en la elaboración de utensilios y máquinas que le permitieran realizar trabajos y actividades que no podía hacer con la sola fuerza de sus manos.

La inteligencia humana supo aprovechar los materiales que el entorno le ofrecía. Una rama puntiaguda, una piedra que se adaptara al cuenco de la mano o los huesos de animales empleados por hombres primitivos son el antecedente de la creación de las máquinas.

Todos estos objetos podemos considerarlos como las máquinas más simples creadas por el hombre, las cuales, con el transcurso del tiempo, ha perfeccionado hasta llegar al desarrollo de modernos y complejos artefactos que hacen más provechosa y cómoda su vida.

 

Mecanismos físicos en el entorno

Palancas

"La necesidad es madre de las invenciones", señala un refrán el cual se aplica al hombre, a quien la necesidad llevó a inventar las máquinas simples como las palancas, las que mediante un sencillo mecanismo y aplicando una fuerza relativamente pequeña, permiten mover una carga pesada o vencer una resistencia.

Una palanca simple es una barra rígida sobre un punto de apoyo y en la cual actúan dos fuerzas: la que se ejerce en un extremo para mover la carga y la que presenta la carga colocada en el otro extremo.

Por ejemplo: si se quisiera rodar un tronco muy pesado tirado en el suelo, lo más fácil sería meter un extremo de una barreta entre el tronco y el suelo, y empujar por el otro extremo. Esto significa que el punto de apoyo no está entre las dos fuerzas que actúan sino en un extremo de la barreta, lo que constituye otra forma de hacer palanca. Por ello el sabio Arquímedes pudo decir: "Dadme un punto de apoyo y moveré el mundo".

Algunos mecanismos muy sencillos y de uso común han sido diseñados para operar en forma de palanca; por ejemplo: la carretilla o el exprimidor de limones.

Si en una barra rígida se intercambian de posición el punto de apoyo y la fuerza de la carga al hacer palanca, se les considera palancas de diferente tipo.

Una tercera forma de hacer palanca es colocar el punto de apoyo en un extremo de la barreta, la fuerza que ofrece el objeto en el otro y ejercer fuerza por en medio.

Algunos mecanismos que sirven para tomar objetos con delicadeza poseen esas características; por ejemplo: las tenazas para tomar el pan o las pinzas para depilar.

Polea fija

Una forma diferente de hacer palanca es cuando se usa un disco acanalado que gira alrededor de un eje clavado o suspendido en una superficie fija. Estos mecanismos se llamas poleas. En éstas, el punto de apoyo se ubica a la mitad del disco.

La ventaja de estos mecanismos consiste en cambiar la dirección de la fuerza, pues para levantar un objeto parece más fácil jalarlo con una cuerda la cual pase por el canal de la polea, que empujar hacia abajo una barreta o cargarlo. Otra aplicación es subir materiales muy pesados a la parte alta de una construcción.

Polea móvil

Cuando se sujeta un extremo de una cuerda en lo alto y se jala el otro, levantando a su vez una polea de cuyo centro cuelgue un objeto relativamente pesado, parecerá que el objeto sólo tiene la mitad de su peso real. Lo anterior es un ejemplo de polea móvil, en la que el punto de apoyo es el extremo sujeto de la cuerda.

Otro mecanismo es el torno, que está formado por un cilindro que gira sobre su propio eje, cuando se mueve por medio de una manivela. Se utiliza para elevar objetos que cuelgan de una cuerda enrollada en el cilindro. El torno es, esencialmente, una palanca giratoria de brazos desiguales. Un ejemplo es el mecanismo que se emplea para sacar agua de un pozo.

Un engrane es una rueda dentada que cambia la dirección, velocidad y fuerza de un movimiento evitando deslizamientos.

Todos estos mecanismos pueden combinarse de manera ilimitada para formar otros más complejos, como: relojes, bicicletas, motores de automóviles y máquinas en general.

Una fábrica completa funciona con mecanismos que presentan estos principios.