Máquinas simples: palancas, poleas y ventaja mecánica

Resumen

El documento explica qué son las máquinas simples y cómo facilitan el trabajo al cambiar la dirección de una fuerza o aumentar la distancia entre la fuerza aplicada y la resistencia. Describe la palanca y sus tres grados, con su ley fundamental, y los distintos tipos de poleas (simples, dobles y polipastos). Incluye además una serie de ejercicios prácticos sobre poleas, planos inclinados, tornillos y palancas.

Puntos clave

Una máquina simple realiza su función en un solo paso.
Una palanca es una barra rígida apoyada sobre un punto de soporte llamado fulcro.
Según la posición del fulcro, la fuerza y la resistencia, las palancas se clasifican en primer, segundo y tercer grado.
La ley de la palanca se expresa como F · d1 = R · d2.
Una polea simple fija tiene ventaja mecánica 1 y sirve para cambiar la dirección de la fuerza.
Una polea doble permite una ventaja mecánica de 2, aunque requiere el doble de cuerda.
En un polipasto, la ventaja mecánica se calcula multiplicando por dos el número de poleas móviles.

Ponte a prueba

1. ¿Qué son las máquinas simples?

Las máquinas simples son dispositivos que realizan su función en un solo paso.

¿Cómo facilitan el trabajo?

Cambian la dirección de una fuerza.
Aprovechan la fuerza de la gravedad para levantar pesos.
Aumentan la distancia entre la fuerza aplicada y la resistencia a mover.

2. La palanca

Una palanca es una máquina simple compuesta por una barra rígida apoyada sobre un punto de soporte, llamado fulcro.

Tipos de palancas

Primer grado: El fulcro se sitúa entre la fuerza y la resistencia (ejemplos: balancín, remos, cortaúñas, tijeras).
Segundo grado: La resistencia se sitúa entre el fulcro y la fuerza (ejemplos: sacacorchos, carretilla).
Tercer grado: La fuerza se sitúa entre el fulcro y la resistencia (ejemplos: pinzas, caña de pescar, pala).

La ley de la palanca

La fórmula fundamental es: F · d1 = R · d2

3. Poleas y sistemas de elevación

Una polea es una máquina simple que se compone de una rueda acanalada por donde pasa una cuerda. Existen tres tipos principales:

Poleas simples: Su ventaja mecánica es 1; no reducen la fuerza, pero facilitan el movimiento al cambiar su dirección. Pueden ser:
- Fija: Está anclada en un punto y no se desplaza.
- Móvil: No está fijada a un punto, sino que se sujeta con las propias cuerdas que la recorren.
Poleas dobles: Combinan una polea fija y una móvil. Permiten una ventaja mecánica de 2 (dividen la fuerza necesaria a la mitad), aunque requieren el doble de cuerda.
Polipastos: Conjunto de poleas fijas y móviles. La ventaja mecánica aumenta con el número de poleas móviles (se calcula multiplicando el número de poleas móviles por dos).

4. Ejercicios prácticos

4. Descubre la ventaja mecánica y la fuerza de la polea.

5. Problema de plano inclinado. Fórmula: F · l = R · h.

6. Problema de plano inclinado (tornillo). Fórmula: F · 2πr = R · p (donde p es el paso de rosca, la distancia entre dos curvas).

7. Problema de la palanca: descubrir la distancia a la que tiene que estar el fulcro.

Preguntas frecuentes

¿Qué es una palanca de primer grado?

Es una palanca en la que el fulcro se sitúa entre la fuerza y la resistencia. Ejemplos del texto son el balancín, los remos, el cortaúñas y las tijeras.

¿Qué ventaja mecánica tiene una polea simple?

Su ventaja mecánica es 1: no reduce la fuerza, pero facilita el movimiento al cambiar su dirección.

¿Cómo se calcula la ventaja mecánica de un polipasto?

Se multiplica el número de poleas móviles por dos, según indica el texto.