Máquina

Una máquina es un sistema termodinámico que utiliza energía para aplicar fuerzas y controlar el movimiento con el fin de realizar una acción. El término se aplica comúnmente a dispositivos artificiales, como los que emplean motores , pero también a macromoléculas biológicas naturales, como las máquinas moleculares . Las máquinas pueden ser impulsadas por animales y energía humana , por fuerzas naturales como el viento y el agua , y por energía química , térmica o eléctrica , e incluyen un sistema de mecanismos que adaptan la entrada del actuador para lograr una aplicación específica de fuerzas y movimiento de salida. También pueden incluir computadoras y sensores que monitorean el rendimiento y planifican el movimiento, a menudo denominados sistemas mecánicos.

Los filósofos naturales del Renacimiento identificaron seis máquinas simples que eran los dispositivos elementales que ponían una carga en movimiento, y calcularon la relación entre la fuerza de salida y la fuerza de entrada, conocida hoy como ventaja mecánica . ^{[ 1 ]}

Las máquinas modernas son sistemas complejos que constan de elementos estructurales, mecanismos y componentes de control, e incluyen interfaces para facilitar su uso. Algunos ejemplos son: una amplia gama de vehículos , como trenes , automóviles , barcos y aviones ; electrodomésticos para el hogar y la oficina, incluyendo ordenadores, sistemas de climatización y tratamiento de agua ; así como maquinaria agrícola , máquinas herramienta , sistemas de automatización industrial y robots .

La palabra inglesa machine proviene del francés medio del latín machina , ^{[ 2 ]} que a su vez deriva del griego ( dórico μαχανά makhana , jónico μηχανή mekhane 'inventario, máquina, motor', ^{[ 3 ]} una derivación de μῆχος mekhos 'medio, recurso, remedio' ^{[ 4 ]} ). ^{[ 5 ]} La palabra mechanical (griego: μηχανικός ) proviene de las mismas raíces griegas. Un significado más amplio de 'tejido, estructura' se encuentra en el latín clásico, pero no en el uso griego. Este significado se encuentra en el francés de finales de la Edad Media y se adopta del francés al inglés a mediados del siglo XVI.

En el siglo XVII, la palabra «máquina» también podía significar «plan o complot», un significado que ahora se expresa mediante el término derivado «maquinación» . El significado moderno se desarrolla a partir de la aplicación especializada del término a las máquinas de teatro y a las máquinas de asedio militares , tanto a finales del siglo XVI como a principios del XVII. El OED ( Diccionario Oxford de la Lengua Inglesa) remonta el significado formal y moderno al «Lexicon Technicum» de John Harris (1704), que incluye:

En mecánica, una máquina o motor es todo aquello que posee la fuerza suficiente para elevar o detener el movimiento de un cuerpo. Generalmente, se consideran seis las máquinas simples: la balanza, la palanca, 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 lenguajes posteriores, deriva en última instancia (a través del francés antiguo ) del latín ingenium , que significa "ingenio, invención".

El hacha de mano , hecha al tallar sílex para formar una cuña , en manos humanas transforma la fuerza y ​​el movimiento de la herramienta en fuerzas de división transversales y movimiento de la pieza de trabajo. El hacha de mano es el primer ejemplo de una cuña , la más antigua de las seis máquinas simples clásicas , de las cuales se basan la mayoría de las máquinas. La segunda máquina simple más antigua fue el plano inclinado (rampa), ^{[ 6 ]} que se ha utilizado desde tiempos prehistóricos para mover objetos pesados. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

Las otras cuatro máquinas simples fueron inventadas en el antiguo Cercano Oriente . ^{[ 9 ]} La rueda , junto con el mecanismo de rueda y eje , fue inventada en Mesopotamia (actual Irak) durante el V milenio  a. C. ^{[ 10 ]} El mecanismo de palanca apareció por primera vez hace unos 5000 años en el Cercano Oriente , donde se utilizó en una balanza simple , ^{[ 11 ]} y para mover objetos grandes en la tecnología del antiguo Egipto . ^{[ 12 ]} La palanca también se utilizó en el dispositivo de elevación de agua shadoof , la primera máquina grúa , que apareció en Mesopotamia c. 3000 a. C. , ^{[ 11 ]} y luego en la tecnología del antiguo Egipto c. 2000 a . C. ^{[ 13 ]} La evidencia más antigua de poleas se remonta a Mesopotamia a principios del II milenio  a. C., ^{[ 14 ]} y al antiguo Egipto durante la Duodécima Dinastía (1991–1802  a. C.). ^{[ 15 ]} El tornillo , la última de las máquinas simples en ser inventada, ^{[ 16 ]} apareció por primera vez en Mesopotamia durante el período neoasirio  (911–609) a. C. ^{[ 14 ]} Las pirámides egipcias fueron construidas utilizando tres de las seis máquinas simples: el plano inclinado, la cuña y la palanca. ^{[ 17 ]}

Tres de las máquinas simples fueron estudiadas y descritas por el filósofo griego Arquímedes alrededor del siglo III  a. C.: la palanca, la polea y el tornillo. ^{[ 18 ] [ 19 ]} Arquímedes descubrió el principio de ventaja mecánica en la palanca. ^{[ 20 ]} Filósofos griegos posteriores definieron las cinco máquinas simples clásicas (excluyendo el plano inclinado) y pudieron calcular aproximadamente su ventaja mecánica. ^{[ 1 ]} Herón de Alejandría ( c. 10-75 d .  C.) en su obra Mecánica enumera cinco mecanismos que pueden "poner una carga en movimiento": palanca, cabrestante , polea, cuña y tornillo, ^{[ 19 ]} y describe su fabricación y usos. ^{[ 21 ]} Sin embargo, la comprensión de los griegos se limitaba a la estática (el equilibrio de fuerzas) y no incluía la dinámica (la relación entre fuerza y ​​distancia) ni el concepto de trabajo .

Las primeras máquinas prácticas impulsadas por el viento , el molino de viento y la bomba de viento , aparecieron por primera vez en el mundo musulmán durante la Edad de Oro islámica , en lo que hoy son Irán, Afganistán y Pakistán, hacia el siglo IX  d. C. ^{[ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]} La primera máquina práctica impulsada por vapor fue un gato de vapor accionado por una turbina de vapor , descrito en 1551 por Taqi ad-Din Muhammad ibn Ma'ruf en el Egipto otomano . ^{[ 26 ] [ 27 ]}

La desmotadora de algodón se inventó en la India hacia el siglo VI  d. C. ^{[ 28 ]} , y la rueca se inventó en el mundo islámico a principios del siglo XI ^{[ 29 ],} ambas fundamentales para el crecimiento de la industria algodonera . La rueca también fue precursora de la máquina de hilar Jenny ^{[ 30 ]} .

Las primeras máquinas programables se desarrollaron en el mundo musulmán. Un secuenciador musical , un instrumento musical programable , fue el primer tipo de máquina programable. El primer secuenciador musical fue un flautista automático inventado por los hermanos Banu Musa , descrito en su Libro de Dispositivos Ingeniosos , en el siglo IX. ^{[ 31 ] [ 32 ]} En 1206, Al-Jazari inventó autómatas y robots programables . Describió cuatro músicos autómatas , incluyendo percusionistas operados por una caja de ritmos programable , que podían tocar diferentes ritmos y patrones de batería. ^{[ 33 ]}

Durante el Renacimiento , la dinámica de las Potencias Mecánicas , como se denominaban las máquinas simples, comenzó a estudiarse desde el punto de vista de la cantidad de trabajo útil que podían realizar, lo que finalmente condujo al nuevo concepto de trabajo mecánico . En 1586, el ingeniero flamenco Simon Stevin dedujo la ventaja mecánica del plano inclinado, y este se incluyó junto con las demás máquinas simples. La teoría dinámica completa de las máquinas simples fue desarrollada por el científico italiano Galileo Galilei en 1600 en Le Meccaniche ("Sobre la Mecánica"). ^{[ 34 ] [ 35 ]} Fue el primero en comprender que las máquinas simples no crean energía , sino que simplemente la transforman. ^{[ 34 ]}

Las reglas clásicas de la fricción por deslizamiento en las máquinas fueron descubiertas por Leonardo da Vinci (1452-1519), pero permanecieron inéditas en sus cuadernos. Fueron redescubiertas por Guillaume Amontons (1699) y desarrolladas posteriormente por Charles-Augustin de Coulomb (1785). ^{[ 36 ]}

James Watt patentó su mecanismo de movimiento paralelo en 1782, lo que hizo práctica la máquina de vapor de doble efecto. ^{[ 37 ]} La máquina de vapor de Boulton y Watt y diseños posteriores impulsaron locomotoras de vapor , barcos de vapor y fábricas .

La Revolución Industrial fue un periodo comprendido entre 1750 y 1850 en el que los cambios en la agricultura, la manufactura, la minería, el transporte y la tecnología tuvieron un profundo impacto en las condiciones sociales, económicas y culturales de la época. Comenzó en el Reino Unido y posteriormente se extendió por Europa Occidental , América del Norte , Japón y, finalmente, por el resto del mundo.

A partir de finales del siglo XVIII, se inició una transición en algunas zonas de Gran Bretaña, cuya economía se basaba anteriormente en el trabajo manual y los animales de tiro, hacia la manufactura mecanizada. Comenzó con la mecanización de las industrias textiles, el desarrollo de técnicas de producción de hierro y el mayor uso de carbón refinado . ^{[ 38 ]}

La idea de que una máquina puede descomponerse en elementos móviles simples llevó a Arquímedes a definir la palanca , la polea y el tornillo como máquinas simples . Para la época del Renacimiento, esta lista se amplió para incluir la rueda y el eje , la cuña y el plano inclinado . El enfoque moderno para caracterizar las máquinas se centra en los componentes que permiten el movimiento, conocidos como articulaciones .

Hacha de mano (cuña): Quizás el primer ejemplo de un dispositivo diseñado para gestionar la fuerza y ​​la potencia sea el hacha de mano , también llamada bifacial o Olorgesailie . Un hacha de mano se fabrica tallando piedra, generalmente sílex, para formar un filo bifacial o cuña . Una cuña es una máquina simple que transforma la fuerza y ​​el movimiento lateral de la herramienta en una fuerza de división transversal y un movimiento de la pieza de trabajo. La potencia disponible está limitada por el esfuerzo de la persona que usa la herramienta, pero como la potencia es el producto de la fuerza y ​​el movimiento, la cuña amplifica la fuerza al reducir el movimiento. Esta amplificación, o ventaja mecánica , es la relación entre la velocidad de entrada y la velocidad de salida. Para una cuña, esto viene dado por 1/tanα, donde α es el ángulo de la punta. Las caras de una cuña se modelan como líneas rectas para formar una articulación deslizante o prismática .

Palanca: La palanca es otro dispositivo importante y sencillo para gestionar la fuerza. Se trata de un cuerpo que pivota sobre un punto de apoyo. Debido a que la velocidad de un punto alejado del punto de apoyo es mayor que la de un punto cercano, las fuerzas aplicadas lejos del punto de apoyo se amplifican cerca de este debido a la disminución de velocidad asociada. Si a es la distancia desde el punto de apoyo hasta el punto donde se aplica la fuerza de entrada y b es la distancia hasta el punto donde se aplica la fuerza de salida, entonces a/b es la ventaja mecánica de la palanca. El punto de apoyo de una palanca se modela como una articulación de pivote o de revolución .

La rueda: La rueda es una máquina primitiva fundamental, como el carro . Utiliza la ley de la palanca para reducir la fuerza necesaria para vencer la fricción al tirar de una carga. Para comprobarlo, observe que la fricción asociada al tirar de una carga por el suelo es aproximadamente la misma que la fricción en un cojinete simple que soporta la carga en el eje de la rueda. Sin embargo, la rueda actúa como una palanca que amplifica la fuerza de tracción, de modo que supera la resistencia por fricción del cojinete.

La clasificación de las máquinas simples para proporcionar una estrategia para el diseño de nuevas máquinas fue desarrollada por Franz Reuleaux , quien recopiló y estudió más de 800 máquinas elementales. ^{[ 40 ]} Reconoció que las máquinas simples clásicas se pueden separar en la palanca, la polea y la rueda y eje, que están formadas por un cuerpo que gira alrededor de una bisagra, y el plano inclinado, la cuña y el tornillo, que son de manera similar un bloque que se desliza sobre una superficie plana. ^{[ 41 ]}

Las máquinas simples son ejemplos elementales de cadenas cinemáticas o mecanismos articulados que se utilizan para modelar sistemas mecánicos, desde la máquina de vapor hasta los manipuladores robóticos. Los cojinetes que forman el punto de apoyo de una palanca y que permiten la rotación de la rueda, el eje y las poleas son ejemplos de un par cinemático denominado articulación articulada. De manera similar, la superficie plana de un plano inclinado y una cuña son ejemplos del par cinemático denominado articulación deslizante. El tornillo se suele identificar como su propio par cinemático, denominado articulación helicoidal.

Esta constatación demuestra que las articulaciones, o las conexiones que proporcionan movimiento, son los elementos primarios de una máquina. Partiendo de cuatro tipos de articulaciones (la articulación rotativa, la articulación deslizante, la articulación de leva y la articulación de engranaje) y las conexiones relacionadas, como cables y correas, es posible entender una máquina como un conjunto de piezas sólidas que conectan estas articulaciones, denominado mecanismo . ^{[ 42 ]}

Dos palancas, o manivelas, se combinan para formar un mecanismo plano de cuatro barras mediante la adición de un eslabón que conecta la salida de una manivela con la entrada de la otra. Se pueden añadir eslabones adicionales para formar un mecanismo de seis barras o en serie para formar un robot. ^{[ 42 ]}

Un sistema mecánico gestiona la energía para realizar una tarea que implica fuerzas y movimiento. Las máquinas modernas son sistemas que constan de: (i) una fuente de energía y actuadores que generan fuerzas y movimiento; (ii) un sistema de mecanismos que modulan la entrada del actuador para lograr una aplicación específica de fuerzas y movimiento de salida; (iii) un controlador con sensores que comparan la salida con un objetivo de rendimiento y, a continuación, dirigen la entrada del actuador; y (iv) una interfaz para el operador compuesta por palancas, interruptores y pantallas. Esto se puede observar en la máquina de vapor de Watt, donde la energía se obtiene mediante la expansión del vapor que impulsa el pistón. La biela, el acoplamiento y la manivela transforman el movimiento lineal del pistón en la rotación de la polea de salida. Finalmente, la rotación de la polea acciona el regulador de bolas, que controla la válvula de entrada de vapor al cilindro del pistón.

El adjetivo "mecánico" se refiere a la habilidad en la aplicación práctica de un arte o ciencia, así como a lo relacionado con o causado por el movimiento, las fuerzas físicas, las propiedades o los agentes, como los que estudia la mecánica . ^{[ 43 ]} De manera similar, el diccionario Merriam-Webster ^{[ 44 ]} define "mecánico" como relacionado con maquinaria o herramientas.

El flujo de potencia a través de una máquina proporciona una manera de comprender el rendimiento de dispositivos que van desde palancas y trenes de engranajes hasta automóviles y sistemas robóticos. El mecánico alemán Franz Reuleaux ^{[ 45 ]} escribió: «Una máquina es una combinación de cuerpos resistentes dispuestos de tal manera que, mediante ellos, las fuerzas mecánicas de la naturaleza pueden ser obligadas a realizar un trabajo acompañado de un movimiento determinado». Nótese que las fuerzas y el movimiento se combinan para definir la potencia .

Más recientemente, Uicker et al. ^{[ 42 ]} afirmaron que una máquina es "un dispositivo para aplicar energía o cambiar su dirección". McCarthy y Soh ^{[ 46 ]} describen una máquina como un sistema que "generalmente consta de una fuente de energía y un mecanismo para el uso controlado de esta energía".

El esfuerzo humano y animal fueron las fuentes de energía originales de las primeras máquinas.

Rueda hidráulica: Las ruedas hidráulicas aparecieron en todo el mundo alrededor del año 300  a. C. para utilizar el agua corriente y generar movimiento rotatorio, que se aplicaba a la molienda de grano y a la propulsión de la industria maderera, el mecanizado y la textil . Las turbinas hidráulicas modernas utilizan el agua que fluye a través de una presa para accionar un generador eléctrico .

Molino de viento: Los primeros molinos de viento aprovechaban la energía del viento para generar movimiento rotatorio y moler los granos. Las turbinas eólicas modernas también accionan un generador. Esta electricidad, a su vez, se utiliza para impulsar los motores que forman los actuadores de los sistemas mecánicos.

Motor: La palabra motor deriva de «ingenuidad» y originalmente se refería a dispositivos que podían ser físicos o no. ^{[ 47 ]} Una máquina de vapor utiliza calor para hervir agua contenida en un recipiente a presión; el vapor en expansión impulsa un pistón o una turbina. Este principio se puede observar en la eolípila de Herón de Alejandría. Esto se denomina motor de combustión externa .

Un motor de automóvil se denomina motor de combustión interna porque quema combustible (una reacción química exotérmica ) dentro de un cilindro y utiliza los gases en expansión para impulsar un pistón . Un motor a reacción utiliza una turbina para comprimir el aire, que se quema con combustible para que se expanda a través de una tobera y proporcione empuje a una aeronave ; por lo tanto, también es un "motor de combustión interna". ^{[ 48 ]}

Central eléctrica: El calor de la combustión del carbón y el gas natural en una caldera genera vapor que impulsa una turbina de vapor para hacer girar un generador eléctrico . Una central nuclear utiliza el calor de un reactor nuclear para generar vapor y energía eléctrica . Esta energía se distribuye a través de una red de líneas de transmisión para uso industrial y doméstico.

Motores: Los motores eléctricos utilizan corriente alterna (CA) o continua (CC) para generar movimiento rotacional. Los servomotores eléctricos son los actuadores de sistemas mecánicos, desde sistemas robóticos hasta aeronaves modernas .

Energía fluida: Los sistemas hidráulicos y neumáticos utilizan bombas accionadas eléctricamente para impulsar agua o aire, respectivamente, hacia cilindros para generar movimiento lineal .

Electroquímica: Los productos químicos y los materiales también pueden ser fuentes de energía. ^{[ 49 ]} Pueden agotarse químicamente o necesitar recargarse, como ocurre con las baterías , ^{[ 50 ]} o pueden producir energía sin cambiar de estado, como sucede con las células solares y los generadores termoeléctricos . ^{[ 51 ] [ 52 ]} Sin embargo, todos estos sistemas requieren que su energía provenga de otra fuente. En el caso de las baterías, se trata de la energía potencial química ya existente en su interior. ^{[ 50 ]} En las células solares y los dispositivos termoeléctricos, la fuente de energía es la luz y el calor, respectivamente. ^{[ 51 ] [ 52 ]}

El mecanismo de un sistema mecánico se compone de elementos denominados elementos de máquina . Estos elementos proporcionan estructura al sistema y controlan su movimiento.

Los componentes estructurales son, generalmente, los elementos del bastidor, los cojinetes, las estrías, los resortes, los sellos, los sujetadores y las cubiertas. La forma, la textura y el color de las cubiertas proporcionan una interfaz estética y operativa entre el sistema mecánico y sus usuarios.

Los conjuntos que controlan el movimiento también se denominan " mecanismos ". ^{[ 45 ] [ 42 ]} Los mecanismos generalmente se clasifican en engranajes y trenes de engranajes , que incluyen transmisiones por correa y por cadena , mecanismos de leva y seguidor , y articulaciones , aunque existen otros mecanismos especiales como articulaciones de sujeción, mecanismos de indexación , escapes y dispositivos de fricción como frenos y embragues .

El número de grados de libertad de un mecanismo, o su movilidad, depende del número de eslabones y articulaciones, así como del tipo de articulaciones utilizadas en su construcción. La movilidad general de un mecanismo es la diferencia entre la libertad de movimiento sin restricciones de los eslabones y el número de restricciones impuestas por las articulaciones. Se describe mediante el criterio de Chebyshev-Grübler-Kutzbach .

Engranajes y trenes de engranajes

La transmisión de la rotación entre ruedas dentadas en contacto se remonta al mecanismo de Anticitera en Grecia y al carro chino que apuntaba hacia el sur . Las ilustraciones del científico renacentista Georgius Agricola muestran trenes de engranajes con dientes cilíndricos. La implementación del diente evolvente dio como resultado un diseño de engranaje estándar que proporciona una relación de velocidad constante. Algunas características importantes de los engranajes y trenes de engranajes son:

• La relación entre los círculos primitivos de los engranajes que engranan entre sí define la relación de velocidad y la ventaja mecánica del conjunto de engranajes.
• Un tren de engranajes planetarios proporciona una alta reducción de velocidad en un paquete compacto.
• Es posible diseñar dientes de engranajes no circulares que , aun así, transmitan el par motor de forma fluida.
• Las relaciones de velocidad de las transmisiones por cadena y correa se calculan de la misma manera que las relaciones de engranajes. Véase el sistema de engranajes de las bicicletas .

Vínculos

Un mecanismo es un conjunto de eslabones conectados por articulaciones. Generalmente, los eslabones son los elementos estructurales y las articulaciones permiten el movimiento. Quizás el ejemplo más útil sea el mecanismo plano de cuatro barras . Sin embargo, existen muchos otros mecanismos especiales:

• El mecanismo de Watt es un mecanismo de cuatro barras que genera una línea aproximadamente recta. Fue fundamental para el funcionamiento de su máquina de vapor. Este mecanismo también se utiliza en las suspensiones de vehículos para evitar el movimiento lateral de la carrocería con respecto a las ruedas. Véase también el artículo Movimiento paralelo .
• El éxito del mecanismo de Watt condujo al diseño de mecanismos similares de línea recta aproximada, como el mecanismo de Hoeken y el mecanismo de Chebyshev .
• El mecanismo de Peaucellier genera una salida en línea recta a partir de una entrada rotativa.
• El mecanismo de Sarrus es un mecanismo espacial que genera movimiento en línea recta a partir de una entrada rotatoria.
• El mecanismo de Klann y el mecanismo de Jansen son inventos recientes que proporcionan movimientos de marcha interesantes. Se trata, respectivamente, de un mecanismo de seis barras y otro de ocho barras.

Los componentes mecánicos elementales de una máquina se denominan elementos de máquina . Estos elementos constan de tres tipos básicos: (i) componentes estructurales como miembros del bastidor, cojinetes, ejes, estrías, sujetadores , sellos y lubricantes; (ii) mecanismos que controlan el movimiento de diversas maneras, como trenes de engranajes , transmisiones por correa o cadena , articulaciones , sistemas de leva y seguidor , incluidos frenos y embragues ; y (iii) componentes de control como botones, interruptores, indicadores, sensores, actuadores y controladores informáticos. ^{[ 53 ]} Si bien generalmente no se consideran un elemento de máquina, la forma, la textura y el color de las cubiertas son una parte importante de una máquina que proporciona una interfaz de estilo y operativa entre los componentes mecánicos de una máquina y sus usuarios.

Los controladores combinan sensores , lógica y actuadores para mantener el rendimiento de los componentes de una máquina. Quizás el más conocido sea el regulador de bolas para una máquina de vapor. Ejemplos de estos dispositivos van desde un termostato que, al aumentar la temperatura, abre una válvula al agua de refrigeración, hasta controladores de velocidad 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 posicionan con precisión un eje en respuesta a una orden eléctrica son los actuadores que hacen posibles los sistemas robóticos .

Charles Babbage diseñó máquinas para tabular logaritmos y otras funciones en 1837. Su máquina diferencial puede considerarse una calculadora mecánica avanzada y su máquina analítica un precursor de la computadora moderna , aunque ninguno de sus diseños más grandes se completó en vida de Babbage.

El aritmómetro y el comptómetro son computadoras mecánicas precursoras de las computadoras digitales modernas . Los modelos utilizados para estudiar las computadoras modernas se denominan máquina de estados y máquina de Turing .

La molécula biológica miosina reacciona al ATP y al ADP para unirse alternativamente a un filamento de actina y cambiar su forma de manera que ejerce una fuerza, y luego separarse para restablecer su forma o conformación. Esto actúa como el impulso molecular que causa la contracción muscular. De manera similar, la molécula biológica kinesina tiene dos secciones que se unen y se separan alternativamente de los microtúbulos, lo que hace que la molécula se mueva a lo largo del microtúbulo y transporte vesículas dentro de la célula, y la dineína , que mueve carga dentro de las células hacia el núcleo y produce el batido axonemal de los cilios y flagelos móviles . "En efecto, el cilio móvil es una nanomáquina compuesta por quizás más de 600 proteínas en complejos moleculares, muchas de las cuales también funcionan de forma independiente como nanomáquinas. Los conectores flexibles permiten que los dominios proteicos móviles conectados por ellos recluten a sus socios de unión e induzcan alostería de largo alcance a través de la dinámica de los dominios proteicos ." ^{[ 54 ]} Otras máquinas biológicas son responsables de la producción de energía, por ejemplo, la ATP sintasa que aprovecha la energía de los gradientes de protones a través de las membranas para impulsar un movimiento similar al de una turbina utilizado para sintetizar ATP , la moneda energética de una célula. ^{[ 55 ]} Otras máquinas más son responsables de la expresión génica , incluidas las ADN polimerasas para replicar el ADN , las ARN polimerasas para producir ARNm , el espliceosoma para eliminar intrones y el ribosoma para sintetizar proteínas . Estas máquinas y su dinámica a nanoescala son mucho más complejas que cualquier máquina molecular que se haya construido artificialmente hasta ahora. ^{[ 56 ]} Estas moléculas se consideran cada vez más nanomáquinas .

Los investigadores han utilizado ADN para construir enlaces de cuatro barras de dimensiones nanométricas . ^{[ 57 ] [ 58 ]}

Usher ^{[ 61 ]} informa que el tratado de mecánica de Herón de Alejandría se centraba en el estudio del levantamiento de grandes pesos. Hoy en día, la mecánica se refiere al análisis matemático de las fuerzas y el movimiento de un sistema mecánico, y consiste en el estudio de la cinemática y la dinámica de estos sistemas.

El diseño de máquinas se refiere a los procedimientos y técnicas utilizados para abordar las tres fases del ciclo de vida de una máquina :

1. invención, que implica la identificación de una necesidad, el desarrollo de requisitos, la generación de conceptos, el desarrollo de prototipos, la fabricación y las pruebas de verificación;
2. La ingeniería de rendimiento implica mejorar la eficiencia de la fabricación, reducir las necesidades de servicio y mantenimiento, añadir funciones y mejorar la eficacia, así como realizar pruebas de validación;
3. El reciclaje es la fase de desmantelamiento y eliminación, e incluye la recuperación y reutilización de materiales y componentes.

• Autómata
• Tren de engranajes
• Historia de la tecnología
• Mecanismo de articulación (mecánico)
• Lista de empresas fabricantes de equipos mecánicos, eléctricos y electrónicos por ingresos
• Mecanismo (ingeniería)
• Ventaja mecánica
• Esquema de automatización
• Esquema de las máquinas
• Potencia (física)
• Máquinas simples
• Tecnología
• Trabajo virtual
• Trabajo (física)

• Oberg, Erik; Franklin D. Jones; Holbrook L. Horton; Henry H. Ryffel (2000). Christopher J. McCauley; Riccardo Heald; Muhammed Iqbal Hussain (eds.). Manual de maquinaria (26.ª  ed.). Nueva York: Industrial Press Inc. ISBN 978-0-8311-2635-3.
• Reuleaux, Franz (1876). Cinemática de la maquinaria . Trad. y anotación de ABW Kennedy. Nueva York: reimpreso por Dover (1963).
• Uicker, JJ; GR Pennock; JE Shigley (2003). Teoría de máquinas y mecanismos . Nueva York: Oxford University Press.

• Oberg, Erik; Franklin D. Jones; Holbrook L. Horton; Henry H. Ryffel (2000). Christopher J. McCauley; Riccardo Heald; Muhammed Iqbal Hussain (eds.). Manual de maquinaria (30.ª  ed.). Nueva York: Industrial Press Inc. ISBN 9780831130992.

• Contenido multimedia relacionado con máquinas en Wikimedia Commons
• Citas relacionadas con la máquina en Wikiquote
• Colección Reuleaux de Mecanismos y Máquinas – Universidad de Cornell