La ley de la palanca

¿Que es la palanca?

Se define como una barra rígida o una máquina simple apoyada en un punto llamado fulcro que puede girar libremente al rededor de el, cuya función es transmitir fuerza y desplazamiento.

Puede utilizarse para amplificar la fuerza mecánica que se aplica a un objeto, para incrementar su velocidad o distancia recorrida, en respuesta a la aplicación de una fuerza.

Su descubrimiento proviene de la época prehistórica. Arquímedes, un científico de la antigua Gracia logro explicar su función, de allí su famosa cita:

"Dadme un punto de apoyo y moveré el mundo"

• Elementos, puntos o Fuerzas actuantes de la palanca:

> 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 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 de mantener la palanca sin desplazarse del punto de apoyo, sobre el que rota libremente.

> En ellas hay dos tipos de distancia:

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:

P x Bp = R x Br 

Es decir:

"Potencia por su brazo es igual a resistencia por el suyo"

Siendo P la potencia, R la resistencia, 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 en base a los principios de conservación de cantidad de movimiento y momento angular.

Tipos:

Las palancas se dividen en tres géneros, también llamados órdenes o clases, 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 tipo o primera clase o primer grupo o primer género:

En la palanca, el fulcro se encuentra situado entre la potencia y la resistencia. Se caracteriza por tener el fulcro entre la fuerza a vencer y la fuerza a aplicar.

Esta palanca amplifica la fuerza que se aplica; es decir, consigue fuerzas más grandes a partir de otras más pequeñas. Por ello, con este tipo de palancas pueden moverse grandes pesos.

Para que esto suceda, el brazo de potencia Bp ha de ser mayor que el brazo de resistencia Br.

Cuando se requiere ampliar la velocidad transmitida a un objeto, o la distancia recorrida por éste, se ha de situar el fulcro más próximo a la potencia, de manera que Bp sea menor que Br.

Ejemplos de este tipo de palanca son el balancín, las tijeras, las tenazas, los alicates o la catapulta. En el cuerpo humano se encuentran varios ejemplos de palancas de primer género, como el conjunto tríceps braquial - codo - antebrazo.

Algo que desde ya debe destacarse es que al accionar una palanca se producirá un movimiento rotatorio respecto al fulcro, que en ese caso sería el eje de rotación.

> Palanca de segundo tipo o segunda clase o segundo grupo o segundo género:

En la palanca, la resistencia se encuentra entre la potencia y el fulcro. Se caracteriza porque la fuerza a vencer se encuentra entre el fulcro y la fuerza a aplicar o que siempre la potencia es menor que la resistencia, aunque a costa de disminuir la velocidad transmitida y la distancia recorrida por la resistencia.

Este tipo de palanca también es bastante común, se tiene en lo siguientes casos: carretilla, destapador de botellas, remos y el cascanueces.

  También se observa, como en el caso anterior, que el uso de esta palanca involucra un movimiento rotatorio respecto al fulcro que nuevamente pasa a llamarse eje de rotación.

> Palanca de tercer tipo o tercera clase o tercer grupo:

En la palanca de tercera clase, la potencia se encuentra entre la resistencia y el fulcro. Se caracteriza por ejercerse la fuerza “a aplicar” entre el fulcro y la fuerza a vencer o que en que la fuerza aplicada es mayor que la resultante; y se utiliza cuando lo que se requiere es ampliar la velocidad transmitida a un objeto o la distancia recorrida por él.

Este tipo de palanca parece difícil de encontrar como ejemplo concreto, sin embargo… el brazo humano es un buen ejemplo de este caso, y cualquier articulación es de este tipo, también otro ejemplo lo tenemos al levantar una cuchara con sopa o el tenedor con los tallarines, una corchetera funciona también aplicando una palanca de este tipo.

Este tipo de palanca es ideal para situaciones de precisión, donde la fuerza aplicada suele ser mayor que la fuerza a vencer.
Y, nuevamente, su uso involucra un movimiento rotatorio.

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Hemos visto los tres tipos de palancas, unos se usan más que otros, pero los empleamos muy a menudo, a veces sin siquiera darnos cuenta, y sin pensar en el tipo de palanca que son cuando queremos aplicar su funcionamiento en algo específico.

En algunas ocasiones, ciertos artefactos usan palancas de más de un tipo en su funcionamiento, son las palancas múltiples.

Palancas múltiples: Varias palancas combinadas.

Por ejemplo: el corta úñas es una combinación de dos palancas, el mango es una combinación de 2º género que presiona las hojas de corte hasta unirlas. Las hojas de corte no son otra cosa que las bocas o extremos de una pinza y, constituyen, por tanto, una palanca de tercer género.


Unos ejemplos de la palanca es el juego del balancín, subibaja o sube y baja, se pueden encontrar en los parques o se puede hacer uno.

Para que quede bien equilibrado, hay que tener el mismo peso de ambos extremos, en cambio, si el peso es diferente la distancia del punto de apoyo debería ser distinto.
Si se aplica como debe de ser se tendrían buenos resultados.







Pero si se ejerce una fuerza mayor que la del otro extremo, quien sabe que pueda pasar.

[FUENTE]
- http://es.wikipedia.org/wiki/Palanca
- http://www.profesorenlinea.com.mx/fisica/PalancasConcepto.htm
- http://fisica-javier.blogspot.mx/p/la-palanca.html