Las palancas le permiten aplicar una fuerza de entrada en un punto de la palanca para crear una fuerza de salida diferente en otro punto de la palanca. El apalancamiento, que es la fuerza de salida dividida por la fuerza de entrada, puede ser mayor o menor que uno, según sus necesidades. La característica clave de una palanca es el fulcro, un punto en la palanca que se mantiene estacionaria mientras otras partes se mueven. Las palancas de primera clase tienen el punto de apoyo entre las fuerzas de entrada y salida. Las palancas de segunda y tercera clase tienen el fulcro en un extremo. Con palancas de segunda clase, la fuerza de entrada está en el extremo y la fuerza de salida más cercana al fulcro; con palancas de tercera clase, lo contrario es verdad.
Palanca de primera clase: tijeras
Dibuja dos líneas que se cruzan en un pequeño ángulo para representar las cuchillas de una tijera. Etiquete una pequeña distancia del pivote, o punto de apoyo, como L_paper = 1.5 centímetros.
Etiquete una distancia más grande del fulcro como L_handle = 12 centímetros.
Use la fórmula F_handle_L_handle = F_paper_L_paper para calcular el apalancamiento, o ventaja mecánica, que es F_paper /F_handel = L_handel /L_paper = 8.
Calcula la distancia que necesitas para mover el asa para hacer que las cuchillas se crucen 2 milímetros en el punto de contacto con el papel usando 2 millimeters_L_handel /L_paper = 2 millimeters_12 /1.5 = 1.6 centímetros. El objetivo es que las hojas de tijera apliquen una gran fuerza sobre el papel a una distancia pequeña. Para hacer esto, aplica una fuerza menor, pero necesita mover las asas una distancia mayor.
Palanca de segunda clase: llave inglesa
Dibuje una llave inglesa girando una tuerca. Etiquete la distancia desde el centro de la tuerca, que es el fulcro, al borde exterior de la tuerca como L_nut = 1 centímetro. Etiquete la distancia desde el centro de la tuerca al extremo de la llave inglesa como L_wrench = 20 centímetros.
Dibuje una flecha al final de la llave inglesa y rotúlela como F_wrench. Suponga que se necesitarán 1.500 Newtons para aflojar la tuerca, equivalente a 337,2 libras. Dibuja una flecha en el exterior de la tuerca y rotúlala como F_nut = 1,500 Newtons.
Calcula F_wrench usando la fórmula F_wrench_L_wrench = F_nut_L_nut para obtener F_wrench = F_nut * L_nut /L_wrench = 75 Newtons, equivalente a 16.9 libras. Debe aplicar 16.9 libras de fuerza para comenzar a girar la tuerca.
Calcular el apalancamiento como F_nut /F_wrench = 1.500 /75 = 20.
Palanca de tercera clase: Articulación del codo
Dibuja un codo doblado simplificado con el hueso del brazo superior, el húmero, que se encuentra con el hueso del antebrazo, el cúbito, a 90 grados. La articulación es el fulcro.
Dibuja el músculo bíceps desde el hombro hasta el ulna en un punto cercano a la articulación. Marque la distancia desde la articulación hasta el bíceps L_bicep = 2 pulgadas. Marque la distancia desde la unión hasta el final del cúbito, donde estaría la mano, como L_hand = 16 pulgadas.
Dibuje una flecha en la mano y etiquételo como F_hand = 10 libras de fuerza. Dibujar una flecha a lo largo del bíceps y etiquetarlo como L_bicep.
Calcular F_bicep con la fórmula F_bicep_L_bicep = F_hand_L_hand para obtener F_bicep = F_hand * L_hand /L_bicep = 80 libras. El bíceps aplica una fuerza de 80 libras en el codo para permitir que la mano aplique una fuerza de 10 libras.
Calcule el apalancamiento como F_hand /F_bicep = 0.125. El objetivo es hacer que la articulación del codo se mueva un poco mientras la mano se mueve mucho. Esto requiere una ventaja mecánica de menos de uno.
