Máquinas Simples

¿Qué es para ti una máquina? Si vamos haciendo esta pregunta seguro que escucharíamos distintas respuestas, posiblemente casi todas correctas.

Pero nosotros,  ¿qué entendemos por máquinas simples?

Son aparatos, instrumentos, “cacharros”, mecanismos, … que nos permiten aplicar las fuerzas de un modo rentable, ventajoso, beneficioso, favorable, …

Por ejemplo, que con una fuerza de 1N consigas mover 100 kilos, con una fuerza de 5N consigas levantar un peso de 200 kilos, etc.

Una máquina simple te permite realizar un trabajo importante con un pequeño esfuerzo.

En realidad una máquina simple aumenta nuestra fuerza.

Algunas máquinas simples:

La Palanca:

Nota.- Aunque el brazo de resistencia tendríamos que medirlo  desde el centro de gravedad del objeto que queremos elevar o mover hasta el punto de apoyo, en los dibujos notarás que no lo tenemos completamente en cuenta.

Siguiendo la figura distinguimos las partes siguientes:

1. Barra rígida (color morado) generalmente de hierro o acero.
2. Punto de apoyo (color rojo) es el lugar a partir del cual girará la barra anterior o palanca.
3. Punto de la barra donde se aplica la fuerza (color amarillo).
4. Resistencia o peso (en este caso piedra de granito) que queremos elevar o mover. También es la fuerza que queremos vencer.
5. br: brazo de resistencia o distancia existente entre donde se halla la resistencia y el punto de apoyo.
6. bp: brazo de potencia o distancia existente entre el punto de apoyo y el punto donde aplicamos la fuerza.

En toda clase de palancas se cumple la siguiente igualdad:

2.75  Si debes mover una piedra de 100 kilos con una palanca de 2,5 m de longitud de modo que se cumple con lo que ves en la figura siguiente ¿Cuántos kilos y Newton de fuerza debes hacer?

Respuestas: 25 kilos-fuerza o 245N

Solución

Primero expresa gráficamente el contenido del texto del problema:

Se ha de cumplir con: 

Sustituyendo valores y haciendo operaciones:

2.76  Para hacer un menor esfuerzo, teniendo en cuenta los datos del problema anterior, ¿qué harías:

1) cambiar por otra palanca para que el brazo de potencia sea más largo o

2) reducir el brazo de resistencia?

Respuesta: Ambas propuestas son válidas.

Solución

Nos interesa reducir el valor del producto y para ello con disminuir el valor del 2º factor lo conseguimos.

Si alargamos el brazo de potencia el valor del producto  aumenta lo que nos permite reducir el valor de F.

Puede haber un pequeño inconveniente y es que al aumentar la medida de la barra o palanca quizá tengamos que esforzarnos mucho y no nos conviene que sea demasiado larga.

2.77  ¿Qué harías para que un niño haciendo una fuerza de 3 kilos mueva una piedra de 100 kilos?

Respuesta: Utilizar una palanca de más de 10 metros en las condiciones de la figura correspondiente a este ejercicio.

Solución

Como siempre que puedas, realiza el dibujo que creas más oportuno:

Aplicando , sustituyendo valores y haciendo operaciones tenemos:

Con una palanca de 10,3 metros podemos solucionar lo que nos dice el problema pero una barra de esta longitud, si es de acero, seguro que tendríamos problemas para manejarla debido a su peso.