La palanca.
¿Qué es la palanca?
- Una palanca es una barra rígida pudiendo girar
alrededor de un punto fijo para levantar las cargas. Uno utiliza una palanca
para vencer una resistencia.
- Una palanca es un aparato de levantamiento consistiendo
en un mecanismo multiplicador. Gracias a la palanca, se puede alzar unas cargas
con un esfuerzo motor relativamente mínimo.
¿Para qué sirve?
que tiene como función transmitir una fuerza y un
desplazamiento. Está compuesta por una barra rígida que puede girar libremente
alrededor de un punto de apoyo llamado fulcro.1
Puede utilizarse para amplificar la fuerza mecánica que
se aplica a un objeto, para incrementar su velocidad o la distancia recorrida,
en respuesta a la aplicación de una fuerza.
Tipos de palanca.
PALANCA DE PRIMER GRADO:
aquí, el punto de apoyo se sitúa entre la potencia y la resistencia. En esta
clase de palanca la primera suele ser menor que la segunda, pero sólo cuando
aminora la velocidad transferida al objeto y el trayecto recorrido por la
resistencia. Podemos señalar como ejemplos a una tijera, una catapulta,
una barrera y/o una tenaza.
PALANCA DE SEGUNDO GRADO:
es el nombre con que se conoce la clase de palanca en la que la resistencia se
ubica entre el punto de apoyo y la potencia. Esta última, siempre es menor que
la resistencia, pero sólo cuando reduce la velocidad, y el trayecto
recorrido por la resistencia cobra fuerza. Ejemplos de este tipo de palanca
son: el rompenueces, la carretilla, los remos y el abrelatas.
PALANCA DE TERCER GRADO:
la tercer clase de palanca se distingue por el hecho de que la potencia está
localizada entre la resistencia y el punto de apoyo. Aquí, la parte de la
potencia siempre será menor que la sección de la resistencia. En consecuencia,
esta última es menor que la potencia. Es utilizada cuando el objetivo es
aumentar la celeridad transferida a un elemento o bien, la distancia recorrida
por el mismo. El elemento para quitar los ganchos colocados con la abrochadora,
es un típico ejemplo de palanca de tercer grado.
¿Quién lo invento?
Arquímedes de Siracusa
(Siracusa (Sicilia), ca. 287 a. C. – ibídem, ca. 212 a. C.) fue un
matemático griego, físico, ingeniero, inventor y astrónomo. Aunque se conocen
pocos detalles de su vida, es considerado uno de los científicos más
importantes de la antigüedad clásica. Entre sus avances en física se encuentran
sus fundamentos en hidrostática, estática y la explicación del principio de la
palanca.
Los hombres primitivos gracias a su intuición se dieron
cuenta de que las palancas, mecanismo usado en ondas, remos, etc., podían
ayudarles a sacar mayor provecho de su fuerza muscular. Pero fue Arquímedes
(287-212 a.C), un científico de la antigua Grecia, quien logró explicar el
funcionamiento de la palanca.
Ilustró su teoría con una frase muy famosa: "Dadme un
punto de apoyo y moveré el mundo", dando por hecho que de tener una
palanca suficientemente larga podría mover la Tierra con sus propias fuerzas.
Arquímedes, basándose en dos principios, estableció las
leyes de la palanca.
PRINCIPIO 1:"Si se tiene una palanca en cuyos extremos
actúan pesos iguales, la palanca se equilibrará colocando el punto de apoyo en
el medio de ella."
Principio 2:"Un peso se puede descomponer en dos
mitades actuando a igual distancia del punto medio de la palanca".
Historia.
El descubrimiento de la palanca y su empleo en el día a
día proviene prehistoria. Su empleo
cotidiano está documentado desde el tercer milenio a. C. Hasta nuestros días. El manuscrito más
antiguo que se conserva con una mención a la palanca forma parte de la Sinagoga
o Colección matemática de Pappus de Alejandría, una obra en ocho volúmenes que
se estima fue escrita alrededor del año 340. Allí aparece la famosa cita de
Arquímedes.
Fuerzas actuantes.
Sobre la barra
rígida que constituye una palanca actúan tres fuerzas:
La potencia; P:
es la fuerza que aplicamos voluntariamente con el fin de obtener un resultado;
ya sea manualmente o por medio de motores u otros mecanismos.
La resistencia; R:
es la fuerza que vencemos, ejercida sobre la palanca por el cuerpo a mover. Su
valor será equivalente, por elprincipio de
acción y reacción, a la fuerza
transmitida por la palanca a dicho cuerpo.
La fuerza
de apoyo: es la ejercida por el fulcro (punto de apoyo de la barra) sobre
la palanca. Si no se considera el peso de la barra, será siempre igual y
opuesta a la suma de las anteriores, de tal forma de mantener la palanca sin
desplazarse del punto de apoyo, sobre el que rota libremente.
Brazo de
potencia; Bp: la
distancia entre el punto de aplicación de la fuerza de potencia y el punto de
apoyo.
Brazo de
resistencia; Br:
distancia entre la fuerza de resistencia y el punto de apoyo.
Ley de la
palanca
En física,
la ley que relaciona las fuerzas de una palanca en equilibrio se expresa
mediante la ecuación:
Ley de la
palanca: Potencia por su brazo es igual a resistencia por el suyo.
Siendo P la
potencia, R la resistencia, y Bp y Br las
distancias medidas desde el fulcro hasta los puntos de aplicación de P y Rrespectivamente,
llamadas brazo de potencia y brazo de resistencia.
Si en cambio una
palanca se encuentra rotando aceleradamente, como en el caso de una catapulta, para establecer la relación entre las fuerzas y las masas actuantes
deberá considerarse la dinámica del
movimiento en base a los principios de conservación de cantidad de movimiento y momento angular.
