fis estática (teoría 2)

PROP. Nº 6: PALANCAS

Máquina simple: Es cualquier artefacto mecánico capaz

de transformar una fuerza aplicada, en una fuerza

resultante, en un solo paso, y facilitando el trabajo.

Algunas máquinas simples son:

1. Palanca: es una barra rígida que puede girar respecto

a un punto de apoyo (fulcro), para transformar una

fuerza aplicada.

Elementos de una palanca:

F: fuerza aplicada

Q: carga o resistencia

: fulcro, pivote o punto de apoyo

Representación (gráfica) de una palanca:

Se hace la representación dibujando una línea recta

que equivale a la barra rígida que funge como

palanca; el fulcro se representa con un triángulo

relleno y se ubican en ella las fuerzas que actúan bien

sea representando objetos con figuras geométricas

básicas o indicando con vectores los puntos dónde se

ejercen las fuerzas.

Ejemplo: Tomando el caso de la imagen anterior, la

palanca se representaría así:

Tipos de palancas:

a. Palanca de primer género: el fulcro se ubica

entre la fuerza y la carga.

Ejemplo: Un sube y baja

b. Palanca de segundo género: tiene la carga entre

la fuerza y el fulcro.

Ejemplo: cuando una persona transporta

material usando una carretilla.

c. Palanca de tercer género: la fuerza se ubica

entre la cara y el fulcro

Ejemplo: cualquier tipo de pinza, con estructura

similar a la de sacar cejas.

Ley del equilibrio de las palancas: el torque

producido por la fuerza aplicada es de la misma

magnitud y opuesto al torque producido por la carga.

aQbF .. =

Ejemplo: La siguiente situación puede abordarse

como una palanca de primer género, trazando la

línea de acción del peso alineada con la base de

sustentación (porque está en equilibrio).

Se puede observar que la mayor cantidad de masa

del cuerpo se agrupa a la izquierda lo que hace que

haya mayor peso (carga) de ese lado. Las piernas

extendidas hacen que la palanca tenga mayor

longitud del lado derecho lo que compensa que de

ese lado hay menos peso porque hay menos masa

corporal que a la izquierda.

Entonces el producto de la carga grande por el brazo

más pequeño (a) debe resultar igual que el producto

de la fuerza más pequeña por el brazo más largo (b)

F: fuerza aplicada

b: brazo de la fuerza

Q: carga

a: brazo de la carga

2. Plano inclinado: consiste en una superficie cuya

inclinación varía entre 0º y 90º, respecto a la línea

horizontal.

Ejemplo: La rampa que colocan en los camiones de

carga, mudanzas, entre otros es para que los

trabajadores puedan bajar o subir, con mayor

facilidad, las cargas.

3. Polea (simple): es una rueda acanalada en el exterior

por el cual puede hacerse pasar una cuerda (hilo

inextensible).

Tipos de poleas (simples):

a. Polea fija: es aquella que

está sujeta a una viga o

superficie fija, y la cuerda

que se une al objeto se hace

pasar a través de ella para

aplicar la fuerza.

En las poleas fijas no hay

ventaja mecánica, sólo

permite el cambio de sentido o dirección de

aplicación de la fuerza para mover la carga.

QF =

b. Polea móvil: se tiene cuando está unida al

objeto o carga, y la cuerda que pasa a través de

ella está sujeta, en uno de sus extremos, a un

punto fijo.

Con este tipo de polea

siempre se requerirá

aplicar sólo la mitad de la

fuerza que se haría si se

usara una polea fija.

2

QF =

El inconveniente de este tipo de polea está en

que la fuerza debe aplicarse desde arriba, lo que

resulta incómodo y poco práctico.

4. Polipasto (polea compuesta): consiste en un

montaje de poleas fijas y móviles. La polea fija

permite modificar la dirección o sentido de la

fuerza, mientras la(s) polea(s) móvil(es) harán que

se aplique menos fuerza al mover el objeto.

A medida que se incrementa la cantidad de poleas

móviles se disminuye la fuerza aplicada, y por ende

se obtiene mayor ventaja mecánica.

n

QF

2=

Ejemplo: en los talleres mecánicos los

motores de los carros se sacan y trasladan

mediante un polipasto., que generalmente

está sujeto a una estructura fuerte que la

soporta (a varios metros de altura).

Máquina compuesta: están conformadas por dos o más

máquinas simples articuladas para su funcionamiento.

Ejemplo: una tijera consiste de dos palancas de prime r

género, cuyo punto de unión es el fulcro.

Ventaja mecánica: medida que permite verificar la

capacidad que tiene una máquina simple para amplificar

la fuerza aplicada (disminuyendo el esfuerzo para hacer

un trabajo). Es la relación fuerza-carga.

FQ

VM =