Las palancas

La palanca es
una máquina simple que tiene como función
transmitir una fuerza. Está compuesta por una barra
rígida que puede girar libremente alrededor de un punto de
apoyo llamado fulcro.

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

Sobre la barra rígida que constituye
una palanca actúan tres fuerzas:

• La potencia: 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: 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 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 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 dp y dr 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.

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
primera clase

En la palanca de primera clase,
el fulcro se encuentra situado entre
la potencia y la resistencia. 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. Para que esto
suceda, dp ha de ser mayor
que dr.

Cuando lo que se requiere es 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 dp sea menor
que dr.

Ejemplos de este tipo de palanca son el
balancín, las tijeras, las tenazas,
los alicates 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
segunda clase

En la palanca de segunda clase,
la resistencia se encuentra entre
la potencia y el fulcro. 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.

Ejemplos de este tipo de palanca son
la carretilla, los remos y
el cascanueces.

Palanca de
tercera clase

En la palanca de tercera clase,
la potencia se encuentra entre
la resistencia y el punto de apoyo.
Se caracteriza en que la fuerza aplicada es mayor que la
obtenida; y se la 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 quita-grapas y la pinza de cejas; y en el cuerpo
humano, el conjunto codo - bíceps
braquial - antebrazo, y la articulación
temporo-mandibular.

Como las palancas son maquinas, cada una
tendra su respectiva ventaja mecanica VM = R/F y si se desprecia
el peso de la palanca y las fuerzas de friccion, entonces V M
ideal = R/F = bp/br luego R.br = P.bp ,donde bp y br son los
brazos de palanca de la potencia y de la resistencia
respectivamente, es decir las distancias desde los puntos de
aplicación de la potencia y de la resistencia hasta el
fulcro.

Las palancas conforme a la disposicion de
sus elementos pueden ser favorables a la potencia o al movimiento
de la carga, de lo cual se puede inferir:

OBJETIVOGENERAL

Determinar de manera experimental la
relacion matematica que liga a las fuerzas aplicadas a una
palanca en

equilibrio.

Materiales

• Base soporte

• Pinzas

• Palanca

• Juego de pesas

• Portapesas

Fundamentación
teórica

Antes de llegar al laboratorio debes
consultar en un texto especializado sobre los siguientes
aspectos:

• 1. Maquinas

Una máquina (del latín machina)
es un conjunto de piezas o elementos móviles y
fijos, cuyo funcionamiento posibilita aprovechar, dirigir,
regular o transformar energía o realizar
un trabajo. Se
denomina maquinaria (del latín machinarius)
al conjunto de máquinas que se aplican
para un mismo fin y al mecanismo que da movimiento a un
dispositivo.

• 2. Palancas. Palanca de primer
  genero.

• 3. Ley del equilibrio de las
  palancas.

Estas ya se encuentra expuestas en la
introduccion.

PROCEDIMIENTO En este experimento
deter-minamos por un lado el momento de fuerza ( t ) producido
por una fuerza colocada a la izquierda del punto de apoyo y por
otro lado el momento de fuerza ( t 1 ) producido por una fuerza
colocada a la derecha del punto de apoyo para buscar el
equilibrio en la palanca. Luego comparamos los momentos para
veri-ficar la ley del equilibrio de las palancas.

Actividades

• 1. Prepara el montaje segun la
  figura.

• 2. Coloca a la izquierda a 10cm
  del punto de apoyo el portapesas con una pesa de 200g, que
  han sido previamente pesada en la balanza para determinar la
  masa total m = 0.2398 Kg. Esta
  longitud l = 0,10m y la masa (m) permanecen
  invariables en todo el experimento.

• 3. Tome el otro portapesas y
  agregale una pesa de 50g y tres de 10g. Determina con la
  balanza la masa total m1 =kg

• 4. Coloca el portapesas a la
  derecha del punto de apoyo y busca la posicion del
  equilibrio, extremando el cuidado que la palanca quede en
  posicion horizontal. Mida la distancia entre el punto de
  apoyo y la masa m1. Anota su valor
  l1.

• 5. Cambia las pesas del
  portapesas, coloca ahora una pesa de 100g y una de 20g.
  Determina con la balanza la masa total m2 =
  kg.

• 6. Cuelga el portapesas del lado
  derecho de la palanca y busca la posicion de equilibrio,
  extremando el cuidado que la palanca quede en posicion
  horizontal. Mida la distancia entre el punto de apoyo y la
  masa m2. Anota su valor l2.

• 7. Cambia de nuevo las pesas del
  portapesas, coloca ahora una pesa de 100g y una de 50g.
  Determina con la balanza la masa total m3=
  kg.

• 8. Cuelga el portapesas del lado
  derecho de la palanca y busca la posicion de equilibrio,
  extremando el cuidado que la palanca quede en posicion
  horizontal. Mida la distancia entre el punto de apoyo y la
  masa m3. Anota su valor l3.

DESARROLLO

• 1. LISTO

• 2. m = 239.8g 0 0.2398
  Kg

l = 100cm = 0.10 m

• 3. m = 120g = 0.12 Kg

• 4. l = 20.2cm = 0.202m

• 5. m = 160g = 0.16Kg

• 6. l = 15cm = 0.15 m

• 7. m = 190.8g = 0.908Kg

• 8. l = 12.7cm = 0.127m

Resultados

1. A la izquierda

Masa de las pesas con el
portapesas

m =0.2398
kg

distancia de m al punto de
apoyo

l = 0,10m

Fuerza ejercida por m,

F = m × g = F=
0.2398Kg x 9.8 m/ = 2.35N

Momento producido por la fuerza

t = F × l = T= 2.35N
x 0.10m = 0.235J

2. A la derecha

Análisis
de datos

• 1. De acuerdo con los resultados
  obtenidos ¿Como son los momentos de fuerza a la
  izquierda y a la derecha con respecto al punto de
  apoyo?

R/ los momentos de la fuerza en ambos casos
(derecha e izquierda) tienen la misma direccion y su magnitud es
directamente proporcional.

• 2. De acuerdo con los resultados
  obtenidos. A medida que aumenta la fuerza a la derecha
  ¿Que sucede con la distancia del
  equilibrio?

R// la distancia de equilibrio disminuye
disminuye

• 3. Como cosecuencia de los
  resultados obtenidos se puede concluir que ( escoja una de
  las dos opciones ):

• Una fuerza F1yF2 … menor que
  otra fuerza F puede equilibrarse en una
  palanca.

• En una palanca en equilibrio, cuanto
  menor sea la fuerza aplicada para equilibrar a otra fuerza
  que llamaremos resistencia, tanto mayor habra de ser la
  distancia entre el punto de apoyo de la palanca y la fuerza
  aplicada….

• 4. ¿Cuanto es la ventaja
  mecanica de esta palanca?

Para el primer caso donde m1 = 0.12
kg

VM 1= m/m1 = 0.2398 kg / 0.12 =
1.998

Para el segundo caso donde m2 = 0.16
kg

VM2 = m/m2 = 0.2398 kg / 0.16=
1,49875

• 5. ¿Es favorable a la
  potencia? ¿Es favorable al movimiento?
  ¿ Por que?

R/ Pues en los resultados anteriores
quedo indicado que la ventaja mecanica es favorable al ser mayor
que 1 , esto nos dice que es favorable a la potencia pero
desfavorable al movimiento de la carga.

• 6. Explique al menos dos palancas
  del cuerpo humano del tipo establecido en la
  practica.

R/ En el cuerpo humano se encuentran varios
ejemplos de palancas de primer género, como el
conjunto tríceps
braquial - codo - antebrazo.

• 7. Fíjate en el dibujo
  adjunto, ¿Qué valor a de tener la fuerza
  aplicada F para equilibrar una piedra cuyo pero es de
  100N?

Sugerencia aplique la ley del equilibrio de
las palancas.

Bibliografía

• Categoría: Máquinas
  simples, WIKIPEDIA la enciclopedia libre.
  http://es.wikipedia.org/wiki/Palanca

Autor:

Gina Montaño

Silvana Castro

Elvia Cano

Nestor Pineda

TRABAJO DE BIOFISICA

PALANCAS

PRESENTADO A

MATIAS PUELLO

FISIOTERAPIA I SEMESTRE

UNIVERSIDAD LIBRE

BARRANQUILLA 2009

Enviado por:

Niro Silvana C