TRABAJO, ENERGÍA Y MÁQUINAS

Palanca: tipos, equilibrio y ejemplos

Abrir una tapa con una barra es más fácil si apoyas la barra cerca de la tapa y empujas lejos del apoyo. La distancia al fulcro cambia el efecto de la fuerza.

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Editorial Ejemplode 7 min Revisado editorialmente
Respuesta rápida

Una palanca es una barra que gira alrededor de un fulcro. En equilibrio, los momentos opuestos se compensan: Fe·de = Fr·dr. Una fuerza pequeña puede equilibrar una carga grande si actúa con un brazo suficientemente largo.

    La distancia al apoyo cambia el efecto de una fuerza

    Una palanca funciona por momentos de fuerza. La misma fuerza produce mayor tendencia a girar cuando su línea de acción queda más lejos del fulcro.

    Los tres géneros no se distinguen por el tamaño o el material, sino por el orden del fulcro, el esfuerzo y la carga. Esta clasificación ayuda a prever si la máquina favorece fuerza, recorrido o rapidez.

    Palanca en equilibrio con esfuerzo pequeño lejos del fulcro y carga grande cerca.
    En equilibrio ideal, los momentos Fe·de y Fr·dr tienen igual magnitud y sentido opuesto.

    Conexiones de la familia

    Compara la palanca con las poleas. Ambas intercambian fuerza por distancia y se analizan mediante trabajo mecánico.

    Fórmula principal

    Equilibrio ideal de momentosFe·de = Fr·dr

    Las distancias son perpendiculares desde el fulcro a las líneas de acción. Se supone equilibrio y una barra ideal.

    Magnitudes, símbolos y unidades

    MagnitudSímboloUnidadSímbolo de unidadNota
    Fuerza de esfuerzoFenewtonNFuerza aplicada.
    Brazo de esfuerzodemetromDistancia perpendicular al fulcro.
    Fuerza resistenteFrnewtonNCarga o fuerza de salida.
    Brazo resistentedrmetromDistancia perpendicular de la carga.
    Momento de fuerzaτnewton metroN·mNo se denomina joule aunque tenga las mismas dimensiones.

    Fórmulas derivadas

    Ventaja ideal

    IMA = de/dr

    Procedencia: De Fe·de = Fr·dr.

    Cuándo usarla: Palanca ideal en equilibrio.

    Fuerza de esfuerzo

    Fe = Fr·dr/de

    Procedencia: Despeje del equilibrio de momentos.

    Cuándo usarla: Brazos perpendiculares correctamente medidos.

    Eficiencia

    η = Wsalida/Wentrada × 100 %

    Procedencia: Comparación de trabajos útil y suministrado.

    Cuándo usarla: Trabajos de entrada y salida medidos en el mismo proceso.

    Cómo analizar una palanca

    1. Localiza el fulcro

      Identifica el punto o eje de giro.

    2. Ubica esfuerzo y carga

      Marca qué fuerza se aplica y cuál se quiere vencer.

    3. Clasifica el género

      Usa el orden espacial de fulcro, carga y esfuerzo.

    4. Mide brazos perpendiculares

      No uses automáticamente la longitud total de la barra.

    5. Iguala momentos

      En equilibrio, suma momentos con signo igual a cero.

    6. Comprueba trabajo y eficiencia

      Una ventaja de fuerza implica intercambio por distancia y pérdidas reales.

    10 ejemplos explicados de palancas

    Cada solución avanza de la situación concreta a la interpretación del resultado. Comprueba los datos, las unidades y el sentido de la conclusión antes de continuar.

    1

    Sube y baja en equilibrio

    de = 1,0 m.

    Problema: Una persona de 200 N se sienta a 0,30 m del fulcro. ¿Dónde debe aplicarse una fuerza de 60 N para equilibrar?

    1. Datos: Fr = 200 N; dr = 0,30 m; Fe = 60 N.
    2. Principio: En equilibrio: Fe·de = Fr·dr.
    3. Sustitución: de = (200×0,30)/60.
    4. Cálculo o razonamiento: 200 × 0,30 = 60; 60 ÷ 60 = 1.
    5. Resultado: de = 1,0 m.
    6. Interpretación: Una fuerza menor equilibra la carga porque actúa con un brazo mayor.
    2

    Carretilla

    Es una palanca de segundo género.

    Problema: ¿Por qué una carretilla es una palanca de segundo género?

    1. Datos: Fulcro: rueda; carga: contenido; esfuerzo: manos.
    2. Principio: El género depende del orden de fulcro, carga y esfuerzo.
    3. Sustitución: La carga queda entre el fulcro y el esfuerzo.
    4. Cálculo o razonamiento: Se identifica la posición de cada elemento, no su tamaño.
    5. Resultado: Es una palanca de segundo género.
    6. Interpretación: Esta disposición suele ofrecer ventaja de fuerza, a cambio de un recorrido mayor de las manos.
    3

    Pinzas de depilar

    Es una palanca de tercer género.

    Problema: ¿Por qué unas pinzas son una palanca de tercer género?

    1. Datos: Fulcro: unión; esfuerzo: dedos; carga: punta.
    2. Principio: En el tercer género, el esfuerzo queda entre fulcro y carga.
    3. Sustitución: Unión → dedos → punta.
    4. Cálculo o razonamiento: Se compara el orden espacial de los tres elementos.
    5. Resultado: Es una palanca de tercer género.
    6. Interpretación: No multiplica la fuerza; favorece recorrido, rapidez o precisión en la punta.
    4

    Barra para levantar una piedra

    Es una palanca de primer género.

    Problema: Una barra tiene el fulcro entre el esfuerzo y la piedra. ¿Qué género de palanca es?

    1. Datos: Esfuerzo y carga están en lados opuestos del fulcro.
    2. Principio: En el primer género, el fulcro queda entre esfuerzo y carga.
    3. Sustitución: Esfuerzo → fulcro → carga.
    4. Cálculo o razonamiento: La posición del fulcro define la clasificación.
    5. Resultado: Es una palanca de primer género.
    6. Interpretación: Puede multiplicar fuerza o distancia según las longitudes de los brazos.
    5

    Ventaja mecánica ideal

    IMA = 4.

    Problema: El brazo de esfuerzo mide 0,80 m y el brazo de carga 0,20 m. ¿Cuál es la ventaja ideal?

    1. Datos: de = 0,80 m; dr = 0,20 m.
    2. Principio: IMA = de/dr.
    3. Sustitución: IMA = 0,80/0,20.
    4. Cálculo o razonamiento: 0,80 ÷ 0,20 = 4.
    5. Resultado: IMA = 4.
    6. Interpretación: Idealmente la fuerza de esfuerzo es la cuarta parte de la carga; las pérdidas reales reducen esa ventaja.
    6

    Eficiencia de una palanca

    η = 80 %.

    Problema: Se entregan 120 J a una palanca y se obtienen 96 J de trabajo útil. ¿Cuál es su eficiencia?

    1. Datos: Wentrada = 120 J; Wsalida = 96 J.
    2. Principio: η = (Wsalida/Wentrada)×100 %.
    3. Sustitución: η = (96/120)×100 %.
    4. Cálculo o razonamiento: 96 ÷ 120 = 0,8; 0,8 × 100 = 80.
    5. Resultado: η = 80 %.
    6. Interpretación: Los 24 J restantes se transfieren a deformación, rozamiento y otras formas no útiles para la tarea.
    7

    Fuerza resistente desconocida

    Fr = 400 N.

    Problema: Se aplican 100 N a 0,60 m del fulcro. La carga está a 0,15 m. ¿Qué fuerza resistente puede equilibrarse idealmente?

    1. Datos: Fe = 100 N; de = 0,60 m; dr = 0,15 m.
    2. Principio: Fe·de = Fr·dr.
    3. Sustitución: Fr = (100×0,60)/0,15.
    4. Cálculo o razonamiento: 60/0,15 = 400.
    5. Resultado: Fr = 400 N.
    6. Interpretación: La palanca multiplica la fuerza por cuatro porque el brazo de esfuerzo es cuatro veces mayor.
    8

    Tijeras como palanca

    Palanca de primer género con IMA = 3.

    Problema: En unas tijeras, la mano actúa a 0,12 m del eje y el material se corta a 0,04 m. ¿Qué género y ventaja ideal tiene el modelo?

    1. Datos: El eje queda entre esfuerzo y carga; de = 0,12 m; dr = 0,04 m.
    2. Principio: Es primer género; IMA = de/dr.
    3. Sustitución: IMA = 0,12/0,04.
    4. Cálculo o razonamiento: 0,12 ÷ 0,04 = 3.
    5. Resultado: Palanca de primer género con IMA = 3.
    6. Interpretación: Cortar más cerca del eje aumenta la ventaja de fuerza, aunque reduce el recorrido de la hoja en ese punto.
    9

    Posición de una carga

    dr = 0,30 m.

    Problema: Una fuerza de 80 N aplicada a 0,90 m equilibra una carga de 240 N. ¿A qué distancia del fulcro está la carga?

    1. Datos: Fe = 80 N; de = 0,90 m; Fr = 240 N.
    2. Principio: Fe·de = Fr·dr.
    3. Sustitución: dr = (80×0,90)/240.
    4. Cálculo o razonamiento: 72/240 = 0,30.
    5. Resultado: dr = 0,30 m.
    6. Interpretación: La carga debe quedar tres veces más cerca del fulcro que el punto donde se aplica el esfuerzo.
    10

    Fuerza aplicada en ángulo

    τ = 10 N·m.

    Problema: Se aplican 50 N en el extremo de una barra de 0,40 m formando 30° con la barra. ¿Qué momento produce?

    1. Datos: F = 50 N; r = 0,40 m; θ = 30°.
    2. Principio: τ = rF sin θ; solo cuenta la componente perpendicular.
    3. Sustitución: τ = (0,40)(50)sin 30°.
    4. Cálculo o razonamiento: sin 30° = 0,5; 0,40×50×0,5 = 10.
    5. Resultado: τ = 10 N·m.
    6. Interpretación: Usar toda la fuerza como si fuera perpendicular habría duplicado incorrectamente el momento.

    Ahora te toca a ti

    Ejercicio 1

    Una carga de 300 N está a 0,20 m. Se aplica esfuerzo a 0,80 m. Calcula Fe ideal.

    Comprobar respuesta

    Respuesta: 75 N.

    Fe = 300×0,20/0,80.

    Ejercicio 2

    Clasifica unas tijeras.

    Comprobar respuesta

    Respuesta: Primer género.

    El fulcro queda entre esfuerzo y carga.

    Ejercicio 3

    Clasifica un cascanueces.

    Comprobar respuesta

    Respuesta: Segundo género.

    La carga queda entre fulcro y esfuerzo.

    Ejercicio 4

    Clasifica el antebrazo al levantar un objeto con el bíceps.

    Comprobar respuesta

    Respuesta: Tercer género en el modelo simple.

    El esfuerzo muscular queda entre codo y carga.

    Ejercicio 5

    de = 1,2 m y dr = 0,30 m. Calcula IMA.

    Comprobar respuesta

    Respuesta: 4.

    1,2/0,30.

    Errores frecuentes

    Error: Medir el brazo desde el extremo de la barra.

    Corrección: Mide la distancia perpendicular desde el fulcro a la línea de acción.

    El momento depende de esa distancia.

    Error: Afirmar que el esfuerzo debe superar siempre la carga.

    Corrección: Compara los productos F·d.

    Un brazo largo permite menor fuerza.

    Error: Clasificar por el aspecto del objeto.

    Corrección: Usa el orden de fulcro, esfuerzo y carga.

    El mismo objeto puede analizarse de otro modo según la tarea.

    Error: Confundir N·m de momento con energía transferida.

    Corrección: Conserva el nombre momento de fuerza.

    Tienen mismas dimensiones, pero representan magnitudes distintas.

    Error: Suponer eficiencia de 100 % en una palanca real.

    Corrección: Incluye deformación y rozamiento.

    La ventaja real suele ser menor que la ideal.

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    El punto de giro es:

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    Cómo citar este artículo

    Editorial Ejemplode. (2026, 5 de agosto). Palanca: tipos, equilibrio y ejemplos. https://www.ejemplode.com/fisica/palanca/

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