Palancas
Ing. Jorge Alberto Chávez Nava
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La palanca es probablemente la máquina sencilla de uso más común. Una palanca es una barra rígida u objeto sólido que se utiliza para transferir una fuerza.
Gracias a un pivote, la palanca se puede emplear para cambiar la fuerza aplicada (esfuerzo), alterar la dirección y cambiar la distancia de movimiento. Un esfuerzo, un pivote y una carga son los tres elementos comunes en todas las palancas
Dependiendo de las posiciones de dichos elementos, es posible distinguir entre palancas de primera, segunda o tercera clase.
Las palancas de primera clase
Tienen el pivote entre el esfuerzo y la carga. Ejemplos comunes de palancas de primera clase incluyen un balancín, una palanca, unos alicates o unas tijeras.
Las palancas de segunda clase
Tienen el pivote y el esfuerzo en extremos opuestos y la carga entre ellos. Ejemplos comunes de palancas de segunda clase son los cascanueces, las carretillas o los abrebotellas.
Las palancas de tercera clase
Tienen el pivote y la carga en extremos opuestos y el esfuerzo entre ellos. Ejemplos comunes de palancas de tercera clase son las tenazas y los cortafríos. Hoja de trabajo del estudiante
Palanca de clase "A"
Palanca de clase "A"
En la palanca de clase A, la fuerza de potencia y la fuerza de resistencia se encuentran una de cada lado del punto de apoyo.
Palanca de clase "B"
Palanca de clase "B"
En la palanca de clase B, el punto de apoyo se encuentra en un extremo de la barra y la fuerza de potencia en el otro extremo, quedando la fuerza de resistencia en medio.
Palanca de clase "C"
Palanca de clase "C"
En la palanca de clase C, el punto de apoyo se encuentra en un extremo de la barra y la fuerza de resistencia en el otro extremo, quedando la fuerza de potencia en medio.
Para las tres clases de palancas sucede lo siguiente:
Entre mayor sea la distancia desde la fuerza de potencia al punto de apoyo, menor será el esfuerzo necesario para vencer la resistencia, pero se necesita realizar más movimiento.
Entre menor sea la distancia desde la fuerza de resistencia al punto de apoyo, menor será el esfuerzo necesario para vencer la resistencia, pero la carga se moverá menos.
EJEMPLOS
EJEMPLOS
Imagina que necesitas levantar algo pesado, como un animal o una roca. Podrías utilizar solo tu fuerza, pero si es muy pesado, tal vez tus brazos no tengan la fuerza suficiente para levantarlo. Para lograrlo podrías utilizar una palanca, como las siguientes:
Aquí, la distancia del animal (carga) al punto de apoyo es la misma que hay de tus brazos (potencia) al punto de apoyo, por lo tanto, se necesita aplicar la misma fuerza, como si no hubiera una palanca. Además, tus brazos y el animal se mueven la misma distancia
Aquí, la distancia de tus brazos (potencia) al punto de apoyo es 3 veces la del animal (carga) al punto de apoyo. Por lo tanto, es 3 veces más fácil levantarlo. Si el animal pesa digamos 90kg, puedes levantarlo como si solo pesara 30kg. Pero tienes que realizar un movimiento más amplio, y el animal se levanta a poca altura. Si intercambiaran sus posiciones, tendrías que aplicar el triple de fuerza para levantarlo (como si pesara 270kg), pero tendrías que mover muy poco tus brazos, mientras que el animal se levantaría a una altura mucho mayor.
Aquí, la roca (carga) se encuentra entre el punto de apoyo y tus brazos (potencia). La distancia de tus brazos al punto de apoyo es 4 veces la de la roca al punto de apoyo. Por lo tanto es 4 veces más fácil levantarla. Si la roca pesa digamos 100kg, puedes levantarla como si solo pesara 25kg. Pero, como se muestra, el movimiento de tus brazos es más amplio que el de la roca.
Si se recorre la roca (carga) más cerca de tus brazos (potencia), se moverá más o menos lo mismo que se mueven tus brazos, pero como las distancias al punto de apoyo serían casi iguales, la palanca casi no ayudaría y casi toda la fuerza tendrías que ponerla tu.
Si se intercambian las posiciones, poniendo la fuerza de potencia más cerca del punto de apoyo, y la roca (carga) en el extremo, entonces ésta pesará más que si se levantara por si sola. Aquí, la distancia de la roca al punto de apoyo es 4 veces la que hay de la fuerza de potencia al punto de apoyo. Por lo tanto, será 4 veces más difícil levantar la roca. Pero con un movimiento muy pequeño se logrará que la roca se levante a bastante altura.
La ventaja mecánica de una palanca
La ventaja mecánica de una palanca
La ventaja mecánica de una palanca es la relación entre la longitud del brazo de esfuerzo y la longitud del brazo de carga.
Puede calcularse utilizando la fórmula siguiente:
Esfuerzo
Esfuerzo
La cantidad de esfuerzo necesario para elevar una carga dada con cualquier clase de palanca puede calcularse utilizando esta fórmula:
Utilizar esta palanca de primera clase para elevar una carga de 400 N necesitaría un esfuerzo de tan sólo 80 N.
Utilizar esta palanca de primera clase para elevar una carga de 400 N necesitaría un esfuerzo de tan sólo 80 N.
Sin embargo, el extremo de esfuerzo de la palanca debe moverse cinco veces la distancia que recorre la carga.
Sin embargo, el extremo de esfuerzo de la palanca debe moverse cinco veces la distancia que recorre la carga.
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