Palancas

La palanca es una máquina simple que se emplea en una gran variedad de aplicaciones. Probablemente, incluso, las palancas sean uno de los primeros mecanismos ingeniados para multiplicar fuerzas. Es cosa de imaginarse el colocar una gran roca como puerta a una caverna o al revés, sacar grandes rocas para habilitar una caverna. Con una buena palanca es posible mover los más grandes pesos y también aquellos que por ser tan pequeños también representan dificultad para tratarlos.

Básicamente está constituida por una barra rígida, un punto de apoyo o Fulcro y dos o más fuerzas presentes: una fuerza a la que hay que vencer, normalmente es un peso a sostener o a levantar o a mover, y la fuerza que se aplica para realizar la acción que se menciona. La distancia que hay entre el punto de apoyo y el lugar donde está aplicada cada fuerza, en la barra rígida, se denomina brazo. Así, a cada fuerza le corresponde un cierto brazo. Como en casi todos los casos de máquinas simples, con la palanca se trata de vencer una resistencia, situada en un extremo de la barra, aplicando una fuerza de valor más pequeño que se denomina potencia, en el otro extremo de la barra.

En una palanca podemos distinguir entonces los siguientes elementos:

-El punto de apoyo o fulcro.

-Potencia: la fuerza (en la figura de abajo: esfuerzo) que se ha de aplicar.

-Resistencia: el peso (en la figura de abajo: carga) que se ha de mover.

Hay varios tipos de palancas, pero en todas ellas hay un punto donde se coloca el cuerpo que se quiere mover, llamaremos a ese cuerpo carga o resistencia, y otro punto donde se aplicará la fuerza para mover a la carga, a esa fuerza la llamaremos potencia.

A las distancias entre el punto de apoyo y los puntos de aplicación de carga y potencia se les llama brazo.

En el esquema siguiente, el balde que se intenta levantar es la carga, la fuerza ejercida por la persona es la potencia. A las distancias entre el punto de apoyo y la carga se les llama brazo de carga, y entre el punto de apoyo y donde aplicamos la fuerza las llamaremos brazos de potencia.

La finalidad de una palanca es conseguir mover una carga grande a partir de una fuerza o potencia muy pequeña.

El funcionamiento de las palancas está basado en una ley que llamaremos ley de los momentos.

Para comprender la ley de los momentos vamos a estudiar el ejemplo de un sube y baja. En el asiento de la derecha se ha sentado una persona muy delgada, Sergio. que pesa 54 kg, y en el de la izquierda otra algo más obesa, Karina, que pesa 90 kg. Sergio se encuentra sentado a dos metros del punto de apoyo y Karina está sentada a un metro veinte del punto de apoyo El sube y baja es una palanca, y como sobre cualquier otra palanca actúan tres fuerzas. Por un lado tenemos el peso de cada una de las dos personas sentadas sobre él, que actúan hacia abajo. Por otro tenemos la fuerza que ejerce el punto de apoyo hacia arriba que impide que el balancín se caiga al suelo. El peso de Sergio por si solo tendería a hacer girar el balancín en el sentido de las agujas del reloj. El peso de Karina tendería a girarlo en el sentido contrario. La fuerza ejercida por el punto de apoyo no haría girar al sube y baja. Como Karina es más pesada que Sergio podríamos pensar que el sube y baja va a girar en sentido contrario a las agujas del reloj. Sin embargo eso no es lo que ocurre, está en equilibrio.

La razón para ello es que la capacidad para producir giro que tiene una fuerza no depende solamente de su valor, si no también de la distancia que hay entre el punto de giro y el punto de aplicación de la fuerza, lo que llamábamos brazo. Cuanto mayor sea el brazo mayor será la capacidad de giro, a esa capacidad de giro se le llama momento.

El momento de una fuerza se obtiene multiplicando la longitud del brazo por el valor de la fuerza.

En nuestro caso el valor de los momentos es:

Momento ejercido por Sergio: 54 kgf x 2 m = 108 kgf.m

Momento ejercido por Karina: 90 kgf x 1,20 m = 108 kgf.m

Es decir los dos momentos son iguales. Esa será la condición de equilibrio de la palanca y ley de equilibrio de los momentos.

Ley de equilibrio de los momentos: Una palanca estará en equilibrio cuando el momento ejercido por la potencia sea igual al momento ejercido por la resistencia

¿Qué pasaría si Karina se alejara del punto de apoyo hasta estar a un metro y medio de él?. La experiencia nos dice que en ese caso el sube y

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