Ejemplo de Palanca

La Palanca es la Máquina Simple que consiste en una barra rígida y larga, que permite distribuir en toda su longitud las diferentes fuerzas involucradas en un Trabajo Mecánico. Para contribuir en su propósito, se opera sobre un Punto de Apoyo. El objetivo es levantar un cuerpo cuyo peso impide hacerlo por simple esfuerzo humano. Como resultado, el peso se hará elevar con más facilidad.

Como todas las máquinas simples, la palanca sirve para comunicar un trabajo mecánico. Es la que tiene una de las eficiencias más altas, gracias a que no presenta factores como rozamiento o fricción, y deformación.

Partes de una Palanca

La palanca está definida por tres partes que se repartirán en su longitud:

1.- Punto de Apoyo: Es sobre lo que estará fijada la palanca para cumplir su función. Puede ser un borde, un soporte. Dependiendo de en qué punto se sitúe en la longitud de la barra, se definirá la facilidad con que se hará el trabajo mecánico.

2.- Carga: Es el Peso que hay que levantar. Está definida por el cuerpo de trabajo.

3.- Esfuerzo: Es la Fuerza que se aplicará en el otro extremo, para levantar la carga. Debe igualar y superar la magnitud de la Carga.

De acuerdo con los diseños posibles, hay tres tipos de palanca: de Primer Grado, de Segundo Grado, y de Tercer Grado.

Palancas de Primer Grado

En este tipo de palanca, el Punto de apoyo se encuentra en medio de la barra, y el Esfuerzo y la Carga se localizan en los lados opuestos de éste.

Podemos encontrar este tipo de Palanca aplicada en numerosos casos, como los Juegos infantiles “Sube y Baja”, en las Palas metálicas para cavar, en las Balanzas Granatarias, en los pedales de las bicicletas, en las Escobas, en los Trapeadores.

Las palancas de Primer Grado son las más utilizadas por su sencillez de aplicación, y son a las que se recurre cuando se presenta un problema cotidiano para levantar diversas cargas pesadas.

Palancas de Segundo Grado

En las Palancas de Segundo Grado, la Carga es la que está colocada entre el Punto de Apoyo y el Esfuerzo. El ejemplo más claro para este tipo de Palanca es la Carretilla, utilizada en la construcción para transporte de materiales como sacos de cemento, particulados como arena, grava, y mezclas como concreto.

Palancas de Tercer Grado

En una palanca de Tercer Grado, el Esfuerzo es el que se sitúa en medio de la barra, con Punto de apoyo y Carga a los extremos. Se puede encontrar una aplicación de este tipo de Palanca en las puertas traseras de los automóviles tipo Hatchback. Estas puertas son grandes y se abren verticalmente, jalando el usuario desde la manija para elevarla.

Conceptos y Principios Físicos en la Palanca

Se sabe que el Esfuerzo actúa en línea recta sobre la palanca. La distancia Perpendicular entre el Punto de Apoyo y esta línea de acción del Esfuerzo, es llamada Brazo de Palanca Efectivo. Generalmente coincide con el segmento de barra entre estos dos puntos, Esfuerzo y Punto de Apoyo.

La Distancia entre la Línea de Acción de la Carga y el Punto de Apoyo es llamada Brazo de Carga Efectivo.

Para los tres Diseños de Palanca, hay un parámetro llamado Ventaja Mecánica, que es la Relación que existe entre el Brazo de Palanca Efectivo, y el Brazo de Carga Efectivo. Si este cociente o relación es mayor que 1, significa que el Esfuerzo será fácilmente aplicado y la Carga se levantará sin problemas. Si es menor que 1, lo contrario.

La Ventaja Mecánica se establece como:

Ya en casos muy particulares en que se requiera más exactitud, se multiplica por “E”, que es la Eficiencia de la Palanca. Así se va a definir mejor cómo se ejecutará la interacción de las fuerzas.

Cuando la Ventaja Mecánica es igual a 1, habrá un Equilibrio de Fuerzas y el sistema no se moverá, porque se están relacionando fuerzas iguales.

El Momento de Torsión o “Torque” se define como la Fuerza aplicada a lo largo de una Distancia.

Se establece mediante la siguiente ecuación:

La Fuerza “F” es el Esfuerzo aplicado a la Palanca, y la Distancia “d” es la que existe entre el Punto de Apoyo y el Esfuerzo, es decir, sobre la que actuará la Fuerza. La barra rígida es la que se va a encargar de comunicar el Esfuerzo hasta la Carga, para levantarla.

El Momento de Torsión, es entonces, el Trabajo Mecánico Resultante entre el Esfuerzo y el Punto de Apoyo, proyectado en toda la barra rígida.

Ejemplos de Palancas

Los Cascanueces, en los que el esfuerzo lo hace la mano y la carga la aporta la dureza de la cáscara de Nuez.

Las Carretillas, usadas por los albañiles, hacen el esfuerzo de levantarla por ambos brazos, con la carga en su contenedor y el punto de apoyo en la rueda.

El “Sube y Baja”, juego en que dos niños se balancean sobre una barra rígida, sentándose en los lados opuestos, a distancias iguales.

Las Llaves inglesas, que se sujetan a las tuercas de diversas uniones. Su punto de apoyo y carga se encuentran prácticamente en el mismo sitio.

Los pedales de las bicicletas funcionan como palancas, que activan la polea impulsora. El esfuerzo lo hacen las piernas. La carga y el punto de apoyo se encuentran en el disco de la polea.

En las Balanzas Granatarias, cada una de las pequeñas pesas representa un esfuerzo que irá equilibrando la aguja que señala el peso.

Las Palas son utilizadas para levantar cargas regularmente pequeñas de cualquier material. Si se está cavando, el punto de apoyo se localizará en el suelo, para tomar una porción de tierra.

Cuando se hace la actividad doméstica de barrer, la Escoba se comporta como una palanca. El punto de apoyo lo decide el usuario, sosteniendo la escoba por en medio. El esfuerzo lo hará la otra mano, y la carga será el polvo a arrastrar.

El Cortauñas también es un ejemplo de Palanca, pues se aplica fuerza con los dedos para que las navajas fragmenten la uña, que aporta la carga.

Las Tijeras también representan un ejemplo de palanca. Se puede decir que es una palanca doblemente aplicada.

Las Engrapadoras industriales también llevan aplicado el concepto de palanca, haciendo el usuario el esfuerzo para provocar la eyección de la grapa sobre el papel.

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