Maquinas Simples I - Palanca y Polea

Jugando con Simulaciones Virtuales

Máquinas Simples: Palanca

Las palancas conviven entre nosotros constantemente en cada acción de nuestra vida, ya sea haciendo ejercicio, andando en bicicleta, levantando algún objeto y trasladarlo, cocinando, jugando al fútbol, etc. La palanca es considerada una máquina simple que permite realizar un trabajo específico.

Pero; ¿Que es una Palanca?

Se denomina "Palanca" a toda barra rígida que puede girar libremente sobre un punto o eje fijo. En general consideramos que el peso de la barra rígida es despreciable respecto de las fuerzas que se ejercen en sus extremos.

La distancia entre el punto de apoyo (0) y el extremo (F) de la imagen, se llama Brazo de la Potencia (a).

Y la distancia entre el punto de apoyo (0) y el extremo (R), se llama Brazo de la Resistencia (b).

Esto que llamamos Potencia y Resistencia son las fuerzas correspondientes en cada extremo.
Antiguamente estas fuerzas se dividían en sus nombres antes mencionados.
Hoy en día se estableció dejar de usar estas nomenclaturas y utilizar "Fuerza".

Equilibrio de la Palanca

La palanca se encuentra en equilibrio cuando la fuerza que ejercemos es igual a la fuerza peso del objeto que deseamos levantar.

En términos físicos, decimos que el sistema se encuentra en equilibrio Cuando la sumatoria de los momentos de las fuerzas (Potencia y Resistencia) respecto del punto de apoyo es igual a cero.

• Momento de la Fuerza Potencia con respecto al punto de apoyo, es igual al producto de la fuerza aplicada y la distancia entre el punto de apoyo y dicha fuerza.
• Momento de la Fuerza Resistencia con respecto al punto de apoyo, es igual al producto de la fuerza peso que ejerce el objeto y la distancia entre el punto de apoyo y dicha fuerza.

Para poder entender y razonar este tema, recurrimos a la tecnología de estos tiempos, que son ni mas ni menos que simulaciones virtuales de esta situación (juegos interactivos). Para conocer mejor estos juegos te invito a entrar en el siguiente enlace y sigas las instrucciones que detallo a continuación.

Simulaciones Virtuales

Instrucciones

Una vez en la pagina de las simulaciones, haremos click izquierdo del ratón en el recuadro que se titula "Juega con simulaciones". elegimos simulaciones Físicas y buscamos la aplicación de "Ley de Equilibrio". Hacemos click en ella y se abre la aplicación. Tenemos dos maneras de acceder:

• Haciendo click izquierdo con el ratón en el icono de "play" en la imagen de la aplicación.

• Descargando la aplicación en tu ordenador.

Una vez dentro del juego, te propongo seleccionar la "Introducción" para que puedas familiarizarte con su funcionamiento y sus comandos, podrás seleccionar cinco distintas actividades con diferente dificultad.

También podrás seleccionar el "laboratorio de equilibrio" y continuar la actividad de aprendizaje que te propongo.

O bien, si lo prefieres puedes elegir el "Modo Juego" para aprender jugando y divertirte.

Actividad Propuesta

Elije la opción de "Laboratorio de Equilibrio", en el menú de la derecha podemos configurar partes del sistema, en e menú de "mostrar" tildamos la casilla de "valores de masas" y "fuerzas de objetos", esto nos permitirá visualizar la dirección y sentido de las fuerzas de peso que situemos en la barra rígida de la palanca.

Luego en el menú "Posición" tildamos la casilla de la regla, esto nos permite visualizar las distintas posiciones de la barra rígida graduada como si fuese una regla, con su origen correspondiente en el punto de apoyo.

Demostración de Equilibrio

1. En cada brazo situaremos un ladrillo de 20Kg en las posiciones correspondientes a los 2 m de distancia en la barra rígida.
2. En e recuadro de abajo del punto de apoyo, elegimos la imagen de la derecha correspondiente a la activación del sistema para liberar la barra rígida de sus columnas de apoyo y observamos la situación de equilibrio.
3. Resultado: en cada brazo hemos situado una potencia y una resistencia de magnitudes iguales a una distancia respecto al punto de apoyo iguales también.

Ejercitación

1. En el brazo de la potencia sitúe una fuerza de 5Kg a 1m de distancia respecto al punto de apoyo.
2. En el brazo de la resistencia sitúe una fuerza de 10Kg a 0,5m de distancia respecto al punto de apoyo.
3. Ejecute el equilibrio del sistema, observe y analice la situación.
4. Exprese con palabras la situación de equilibrio respecto al sistema de fuerzas planteado.
5. ¿Por qué razón el sistema no se ha inclinado hacia el brazo de mayor peso?

Investigación

La "Polea Fija", también es una maquina simple, la cual puede imaginarse como una palanca de brazos iguales correspondientes al radio de la circunferencia. Si la misma se encuentra fija en el techo y el vínculo de la polea es una soga inextensible de peso despreciable, cuyas puntas caen a cada lado;

• Imagine que en el extremo de una de sus puntas se encuentra atado un balde con 15Kg de Arena (el peso del balde lo consideraremos despreciable, o sea que no lo tomaremos en cuenta).
• ¿Podrías estimar que fuerza se debe realizar por el extremo libre de la soga para levantar el balde?

Espero te haya gustado  el ejercicio y la forma en que lo has aprendido, no olvides comentar tu experiencia y comparte con tus compañeros de clase y diviértete jugando con simulaciones!!!

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