Palanca
La palanca[1][2] es una máquina simple[3][4] cuya función consiste en transmitir fuerza y desplazamiento. Está compuesta por una barra rígida que puede girar libremente alrededor de un punto de apoyo, llamado fulcro.[5]
Puede utilizarse para amplificar la fuerza mecánica aplicada a un objeto, para incrementar su velocidad o distancia recorrida, en respuesta a la aplicación de una fuerza.
En las palancas de segundo género el punto de apoyo está situado en un extremo y cerca de él está la resistencia
En las palancas de segundo género la resistencia se mueve en la misma dirección que la fuerza
Historia
El invento de la palanca y su empleo en la vida cotidiana proviene de la época prehistórica. Su empleo cotidiano, en forma de cigoñales, está documentado desde el tercer milenio a. C. —en sellos cilíndricos de Mesopotamia—. El manuscrito más antiguo que se conserva con una mención a la palanca forma parte de la colección matemática de Pappus de Alejandría,[6] una obra en ocho volúmenes que se estima fue escrita alrededor del año 340. Allí aparece la famosa cita de Arquímedes:
La única nota histórica sobre su uso se debe a Plutarco, quien en su obra Vidas paralelas (c. 100 a. C.) relata que Arquímedes, en carta al rey Hierón de Siracusa, a quien le unía gran amistad, afirmó que con una fuerza dada podía mover cualquier peso e incluso se jactó de que si existiera otra Tierra, yendo a ella podría mover esta. Hierón, asombrado, solicitó a Arquímedes que realizara una demostración.
Acordaron que el objeto a mover fuera un barco de la armada del rey, ya que Hierón creía que este no podría sacarse de la dársena y llevarse a dique seco sin el empleo de un gran esfuerzo y numerosos hombres. Según relata Plutarco, tras cargar el barco con muchos pasajeros y con las bodegas repletas, Arquímedes se sentó a cierta distancia y tirando de la cuerda alzó sin gran esfuerzo el barco, sacándolo del agua tan derecho y estable como si aún permaneciera en el mar.
Fuerzas actuantes (Ejecutor)
Sobre la barra rígida que constituye una palanca actúan tres fuerzas:
- El esfuerzo; 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 el principio 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 que la palanca se mantiene sin desplazarse del punto de apoyo, sobre el que rota libremente.
- Nomenclatura
- 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: la 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:
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 R respectivamente, 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 sobre la base de los principios de conservación de cantidad de movimiento y momento angular.
Tipos de palancas
Las palancas se dividen en tres géneros,[12][13] también llamados grados,[5] dependiendo de la posición relativa de los puntos de aplicación de la potencia y de la resistencia con respecto al fulcro (punto de apoyo). El principio de la palanca es válido indistintamente del tipo que se trate, pero el efecto y la forma de uso de cada uno cambian considerablemente.
Palanca de primer género/grado
En la palanca de primer género/grado, el fulcro se encuentra situado entre la potencia y la resistencia.[5] Se caracteriza en que la potencia puede ser menor que la resistencia, aunque a costa de disminuir la velocidad transmitida y la distancia recorrida por la resistencia.
Ejemplos de este tipo de palanca son el balancín, las tijeras, las tenazas, los alicates[12] o la catapulta (para ampliar la velocidad). En el cuerpo humano se encuentran varios ejemplos de palancas de primer género, como el conjunto tríceps braquial-codo-antebrazo.
Palanca de segundo género/grado
En la palanca de segundo género/grado, la resistencia se encuentra entre la potencia y el fulcro.[5] Se caracteriza en que la potencia es siempre menor que la resistencia, aunque a costa de disminuir la velocidad transmitida y la distancia recorrida por la resistencia. Como ejemplo está la carretilla[12] y el cascanueces manual de tenaza.
Palanca de tercer género/grado
En la palanca de tercer género/grado, la potencia se encuentra entre la resistencia y el fulcro. Se caracteriza en que la fuerza aplicada es mayor que la resultante;[5] y se utiliza cuando lo que se requiere es ampliar la velocidad transmitida a un objeto o la distancia recorrida por él.
Ejemplos de este tipo de palanca son el quitagrapas, la caña de pescar y la pinza de cejas;[12] y en el cuerpo humano, el conjunto codo-bíceps braquial-antebrazo y la articulación temporomandibular.
Véase también
Referencias
- González Cabrera, Víctor Manuel (1996). «V». Física Fundamental (3 edición). Editorial Progreso. p. 69. ISBN 970-641-097-X.
- Pérez Montiel, Héctor (2015). «5». Física General (5 edición). Grupo Editorial Patria. p. 211. ISBN 978-607-744-281-3.
- Tipler Allen, Paul (2006). «6-5». Física preuniversitaria (Julián Fernández ferrer, trad.) 1. Editorial Reverte. p. 153. ISBN 97-884-291-4375-1.
- Alan H. Cromer (2006). «5.1». Física en la ciencia y en la industria (Julián Fernández ferrer, trad.). Editorial Reverte. p. 131. ISBN 97-884-291-4156-6.
- ↑ Escudero Serrano, María José. Manipulación de cargas con carretillas elevadoras, pp. 187-8. Ediciones Paraninfo, S.A., 2013. En Google Libros. Consultado el 13 de junio de 2018.
- Castro Chadid, Iván; Pérez Alcázar, Jesús Hernando (2007). «13». Un paseo finito por lo infinito. Pontificia Universidad Javeriana. p. 254. ISBN 978-958-683-937-2.
- Viana Buendía, Eric (2017). «10.2». Principios básicos de estática y programación aplicados a casos reales. Universidad del Bosque. p. 94. ISBN 978-958-739-089-6.
- Muñoz iglesias, salvador (1981). «XXII». Por Las Rutas de San Pablo (5 edición). Palabra. p. 205. ISBN 84-7118-280-7.
- Hernández González, Miguel; Prieto Pérez, José Luis (2007). «6». Historia de la Ciencia 1. Fundación Canaria Orotava. p. 75. ISBN 978-84-611-4645-1.
- Gerald James Holton; Stephen G. Brush (1996). «17.6». Introducción a Los Conceptos y Teorías de Las Ciencias Físicas (2 edición). Editorial Reverté. p. 386. ISBN 978-84-291-4323-2.
- Ernest Nagel (2006). «III.3». La estructura de la ciencia (Néstor Míguez, trad.). Paidós Surcos 22. p. 65. ISBN 978-844-931-870-2.
- ↑ Andrés, D. M. y Javier Barrio, Juan Luis Antón. Física y química. 4o ESO, p. 114. En Google Books. Consultado el 13 de junio de 2018.
- Andrés Cabrerizo, Dulce María; Antón Bozal, Juan Luis; Barrio Pérez, Javier (2008). «8.1». Física y Química 4 ESO. Editex. p. 114.
Bibliografía
- James Hopwood Jeans (2016). Historia de la física. Fondo de Cultura Economica. ISBN 978-607-164-483-1.
- Dzielska, Maria (2006). Hipatia de Alejandría (José Luis López Muñoz, trad.) (2 edición). Ediciones sirueta. ISBN 978-847-844-749-7.
Enlaces externos
- Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre palancas.