EL PRINCIPIO DE LA PALANCA
El tronco del árbol actúa como una palanca. Ésta es simplemente una barra que oscila sobre un eje o punto de apoyo. Si se aplica una fuerza que empuja o tira sobre un punto de la palanca, ésta oscila sobre el punto de apoyo ejerciendo una acción útil sobre otro punto. La fuerza que se aplica, llamada potencia ( contrapeso), permite levantar un peso, o vencer una resistencia. Ambas son llamadas carga.
El punto en que se mueve la palanca es tan importante como la potencia que se aplica. Una potencia (contrapeso) menor puede mover la misma carga, si se aplica más alejada del punto de apoyo. Es decir, la potencia debe mover una distancia mayor para equilibrar la carga.
Es fundamental tener en cuenta la distancia que hay entre la carga o el contrapeso y el punto de apoyo.
PUNTO DE APOYO EN EL CENTRO
La carga y el contrapeso se hallan equidistantes del punto de apoyo. Aquí, ambas fuerzas son iguales y ambos extremos oscilan con igual intensidad hasta hallar el equilibrio.
PUNTO DE APOYO DESCENTRADO
El contrapeso está dos veces más lejos del punto de apoyo que la carga. A pesar de que el contrapeso sólo pesa la mitad, ejerce el doble de fuerza que la carga
PALANCAS DE PRIMER GRADO
Básicamente, existen tres tipos de palancas, las de 1º grado tienen el punto de apoyo situado siempre entre la carga y la fuerza que se le imprime desde el extremo opuesto.
Si el contrapeso (potencia) están a una distancia del punto de apoyo doble de la que hay entre la Carga (resistencia) y este punto ( esquema de arriba) , se observa que se necesita la mitad de Contrapeso para levantar la Carga (ejemplo, peso de un mueble. Y si la distancia entre el Contrapeso (potencia) y el punto de apoyo fuese tres veces mayor que la distancia entre el punto y la Carga, sólo se necesitaría un tercio del Contrapeso, y así sucesivamente, ya que la palanca aumenta la cantidad de fuerza que se aplica sobre ella.
El objeto que se pesa es la carga, y los contrapesos realizan la fuerza para equilibrar el mecanismo. Ambos pesos son iguales y se encuentran a la misma distancia.
El punto de apoyo no está en el centro, y el peso se desplaza por la barra hasta que equilibra el objeto que debe ser pesado.
La fuerza realizada por el operador se aumenta para extraer el clavo. La carga es la resistencia del clavo al ser extraído
Los alicates son una palanca combinada ( una pareja de palancas unidas en el punto de apoyo). La carga es la resistencia que el objeto opone al cierre de la herramienta
Basta inclinar las varas de la carretilla para poder transportar una pesada carga con un pequeño esfuerzo.
Las tijeras son palancas combinadas de primer grado. Realizan una fuerte acción de corte cerca del punto de apoyo. La carga es la resistencia del material a la acción de corte de las hojas de la tijera.
PALANCAS DE SEGUNDO GRADO
Al elevar las varas es posible levantar una pesada carga que se halla más cerca del punto de apoyo, la rueda.
Al levantar el mango, se supera la fuerte resistencia de la tapa.
El cascanueces es una palanca combinada de segundo grado. La carga es la resistencia que la cáscara de la nuez opone a ser partida.
PALANCAS DE TERCER GRADO
El martillo actúa como una palanca de tercer grado cuando se utiliza para clavar un clavo. El punto de apoyo es la muñeca y la carga es la resistencia que opone la madera. La cabeza del martillo se mueve a mayor velocidad que la mano al golpear.
Mientras una de las manos actúa como punto de apoyo, la otra provee la fuerza para mover la caña. La carga es el peso del pez., que se puede levantar a gran altura con un movimiento de mano corto.
Un par de pinzas es una palanca de tercer grado compuesta. El esfuerzo que ejercen los dedos se reduce en los extremos de la pinza, lo cual le permite tomar objeto
PALANCAS MÚLTIPLES
La excavadora es un ensamble rotativo de tres palancas (el pescante, el móvil y la cuchara) montadas sobre orugas. estas tres palancas accionadas por pistones hidráulicos que permiten colocar la cuchara en cualquier posición, van montadas sobre una plataforma
CORTAUÑAS, objeto cotidiano que funciona con el mecanismo de palanca.
Las cortaúñas son una combinación clara de dos palancas que permiten realizar una potente acción de corte y son fáciles de manipular. El mango es una palanca de segundo grado que presiona las dos hojas de corte hasta unirlas. Las hojas actúan con gran fuerza, y dan lugar a una combinación de palancas de tercer grado. Los filos de las hojas realizan un movimiento corto para vencer la dura resistencia que ofrece la uña.
LAS POLEAS
EL PODER DE LA POLEA
Para algunas personas, subir una escalera con una carga pesada no significa ningún problema. Sin embargo, para la mayoría de nosotros es más fácil bajar algo que subirlo.
Sólo con una cuerda y una rueda se puede arreglar el cambio de dirección. Se fija la rueda a un soporte y se pasa una cuerda por la rueda hasta alcanzar la carga. Al tirar desde el otro extremo de la cuerda, se puede elevar la carga hasta la altura en que se halla fija la polea. El propio peso del cuerpo de la persona que tira se constituye en una ayuda. Una rueda utilizada de esta manera, se convierte en una polea, y el sistema de elevación que realiza es una simple grúa.
Las poleas simples se usan en máquinas en las que se debe cambiar la dirección del movimiento, como por ejemplo un ascensor. Aquí, el movimiento ascendente de la cabina debe estar conectado con el movimiento descendente de un contrapeso.
En una polea ideal, la fuerza que se aplica para tirar de la cuerda es igual al peso de la carga. En la práctica, la fuerza es siempre un poco mayor, ya que tiene que vencer la fuerza de fricción en la rueda de la polea y elevar la carga.
Por ello, la fricción reduce la eficacia de todas las máquinas.
POLEA DOBLE
Es un sistema de poleas doble, la distancia que recorre la carga es la mitad de la longitud de la cuerda recogida. Pero al reducirse la distancia, se duplica la fuerza aplicada sobre la cuerda para tirar y elevar la carga.
POLEAS CONECTADAS
Así como se puede cambiar la dirección de una fuerza mediante una polea, ésta también se puede usar para multiplicar una fuerza, como si fuera una palanca. Si se conectan varias ruedas de polea se obtiene una polea compuesta, que permite a una persona levantar varias veces su propio peso.
En un sistema de dos poleas, se ata una a la carga y otra al soporte. La cuerda circunda la polea superior, desciende y rodea a la polea inferior y luego sube de nuevo a la polea superior, donde se fija. La polea inferior se mueve libremente, y cuando se tira de la cuerda se eleva la carga. Este sistema de poleas hace que la carga recorra la mitad de distancia en comparación con la cantidad de cuerda utilizada para el desplazamiento, pero se duplica la fuerza de elevación. También aquí, como ocurre con las palancas, surge el desequilibrio entre fuerza y distancia recorrida, que en este caso favorece a quien tira.
El número de ruedas que tiene una polea influye en la amplificación de la fuerza de elevación. Teóricamente, la amplificación es igual al número de secciones de cuerda que levanta el juego de poleas inferiores atadas a la carga. En la práctica, la fuerza tiene que vencer la fricción en todas las poleas y levantar el peso de las poleas inferiores además de la carga. Esto reduce la amplificación de la fuerza.
POLEAS
La rueda mayor tiene una circunferencia el doble de grande que la rueda pequeña. También, gira con fuerza dos veces mayor y la mitad de velocidad, pero lo hace en la misma dirección.
ENGRANAJES
La rueda mayor tiene un número doble de dientes y una circunferencia el doble de grande que la rueda pequeña. Gira con el doble de fuerza y la mitad de la velocidad en dirección opuesta.
CÓMO FUNCIONA EL ENGRANAJE Y LA POLEA
El control que el engranaje y la polea ejercen sobre el movimiento depende totalmente del tamaño de las ruedas que se conectan. En cualquier par de ruedas, la mayor gira más lentamente que la pequeña, pero lo hace con más fuerza. Cuanto mayor es la diferencia que hay en el tamaño de las dos ruedas, mayor es la diferencia entre la velocidad y la fuerza.
Las ruedas conectadas por poleas o cadenas funcionan del mismo modo que los engranajes. La única diferencia radica en la dirección en que giran las ruedas.
LOS CONTRAPESOS
Las grúas y otras máquinas elevadoras se valen a menudo de contrapesos para levantar las cargas. El contrapeso equilibra el peso de la carga, de modo que el motor de la máquina sólo tiene que mover la carga sin soportar su peso. El contrapeso también puede detener la inclinación de la máquina a medida que la carga se aleja del suelo. De acuerdo con el principio de las palancas, un contrapeso potente situado cerca del punto de apoyo de una máquina, como la grúa, tiene el mismo efecto que un contrapeso más ligero, situado más lejos del punto de apoyo.
CARRETILLA ELEVADORA
El pesado contrapeso que está situado en la parte trasera de la carretilla contribuye a elevar la carga al evitar que la carretilla se vuelque hacia delante.
GRÚA MÓVIL
Una vez situada, la grúa móvil se vale de brazos de apoyo y gatos hidráulicos para aligerar la suspensión del esfuerzo durante la elevación. La pluma telescópica, con su garrucha, puede girar sobre sí misma y extenderse, gracias al contrapeso de la base firmemente amarrada.
