5. Máquinas
Desde que nos despertamos por la mañana estamos ejerciendo fuerzas para realizar casi todas las actividades de nuestra vida cotidiana. Lavarnos los dientes, abrir una puerta, andar por la calle... son actividades que requieren la acción de una fuerza, ¡y la lista es interminable!
Desde la antigüedad, el ser humano ha intentado facilitar determinados procesos que requieren la acción de grandes fuerzas. Para ello se inventaron procesos o mecanismos que permiten hacer determinadas tareas de manera más sencilla, reduciendo la fuerza que hay que ejercer para desarrollar una determinada labor.
Alguna de las máquinas más sencillas son la palanca, la polea o el plano inclinado, aunque hay muchas más.
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La palanca
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Una palanca es una maquina compuesta por una barra rígida que oscila sobre un punto de apoyo (fulcro) debido a la acción de dos fuerzas, potencia y resistencia. La resistencia es la fuerza que hay que vencer y la potencia la fuerza que hay que aplicar.
Las palancas se utilizan porque nos permiten vencer grandes resistencias aplicando potencias menores o conseguir mayores desplazamientos.
Hay distintos tipos de palanca, clasificados en tres grandes grupos: de primer grado, de segundo grado o de tercer grado, según donde se encuentre el punto de apoyo en relación a los puntos de aplicación de las fuerzas. Aquí tienes algunos ejemplos de de palancas de estas tres clases.
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Así
algunas palancas nos permiten disminuir la fuerza que tenemos que hacer para
realizar una tarea determinada, como en el caso del cascanueces. Este
instrumento permite romper la cáscara de una nuez, cosa que nos resultaría
mucho más difícil si lo quisiésemos hacer simplemente con la fuerza de nuestra
mano. Algo parecido sucede con la tijera o la pinza de ojos.
Las palancas cumplen una ley que permite conocer la relación entre la fuerza aplicada o potencia y la fuerza a vencer o resistencia, conocida como ley de la palanca.
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Ley de la palanca
El producto de la resistencia (R) por su distancia al punto de apoyo (BR o brazo resistencia) es igual al producto de la potencia (P) por su distancia a dicho punto (BP o brazo potencia).
P·BP=R·BR
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Cascando nueces
Para romper la cáscara de una nuez se necesita una fuerza de 100 N. Si utilizas un cascanueces de forma que la distancia de la mano al fulcro (eje de giro, F) es de 20 cm y la nuez está a 5 cm de dicho punto, ¿qué fuerza que tienes que hacer para romper la nuez?
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¿Cómo funcionan las cosas?
Hay un libro y una serie de dibujos animados con ese título en los que se explican de forma divertida precisamente eso, cómo funcionan las cosas. Fíjate en la imagen, en la que aparece una palanca para levantar nada menos que un mamut.
El mamut es una especie de mamíferos extinta hace unos 4000 años aproximadamente, a finales de la última glaciación. Se estima que los ejemplares de mayor tamaño llegaban a tener 4 metros de altura y un peso de hasta 10 toneladas, aunque lo más normal era que midiesen poco más de 3 metros de altura y pesaran unas 6 toneladas.
Calcula cuántas personas de 75 kg de media son necesarias para levantar un mamut normalito, de 6 toneladas, con una palanca como la de la imagen (¡fíjate en cómo son los brazos potencia y resistencia!).
![Icono IDevice](icon_reading.gif)
Equilibrando balancines
Puedes jugar en la siguiente aplicación con la ley de la palanca para conseguir equilibrar un balancín con distintos pesos. ¿Te atreves?
El funcionamiento es muy sencillo. Entra en la opción Intro para aprendera manejar el simulador, colocando diferentes pesos y viendo si el balancín queda en equilibrio. Al final tienes un juego con cuatro niveles. ¡Si te fijas, podrás equilibrar la barra fácilmente!