Palancas

0. ¿Qué es una palanca?

La palanca es una máquina simple que tiene como función transmitir una fuerza y un desplazamiento. Está compuesta por una barra rígida que puede girar libremente alrededor de un punto de apoyo llamado fulcro.
Sobre la palanca actúan dos fuerzas: el esfuerzo Y el peso de la carga.

Cuando el punto de apoyo está en el centro de la Palanca, el esfuerzo que se aplica en uno de los extremes de la barra debe ser igual al peso de la carga para lograr el equilibrio. La distancia comprendida entre el punto de apoyo y el lugar donde se aplica el esfuerzo, se llama brazo de fuerza motriz. La distancia comprendida entre el punto de apoyo y el lugar donde se ubica la carga, se llama brazo de resistencia.

Un columpio o balancín es un ejemplo de palanca de primera clase. El punto
de equilibrio, o fulcro, está en un lugar entre la fuerza aplicada y la carga.
Este tipo de palanca (clase uno) tiene tres partes: el punto de equilibrio o
fulcro, el brazo de esfuerzo, donde se aplica el trabajo, y el brazo de
resistencia, donde se coloca el objeto que se ha de mover

1.¿Qué vamos a hacer?

Nos proponemos aa hacer un experimento sencillo en el que construir una palanca de primer género.

2. ¿Qué necesitamos?

  • Tabla de madera resistente.
  • Punto de apoyo de madera (cualquier material que se sujete por sí solo y sea capaz de soportar la tabla).
  • Unos pesos.

3. ¿Cómo lo hacemos?

3.1. Colocación de la la tabla de madera sobre el punto de apoyo a fulcro en el punto medio hasta que la tabla este en equilibrio (se quede fija).
3.2. Colocar un peso en uno de los extremos de la barra. Observando que esta se inclina hacia ese lado.
3.3. Colocar otro peso igual en el otro extremo. Observando que este se equilibra y la barra vuelve a su posición inicial.

3.4. Colocar un peso en uno de los extremos, volviendo a observa que esta se inclina para ese lado de nuevo.
3.5. Mover la tabla de madera hasta alcanzar el equilibrio, es decir, cuando la tabla vuelve a la posición inicial.
3.6. Repetir la operación V poniendo mas pesos sobre el mismo extremo y moviendo la tabla hasta alcanzar el equilibrio

4. ¿Qué ha sucedido?

Mediante este experimento queremos enseñar que con una pequeña fuerza podemos llegar a equilibrar (sostener, igualar) una gran fuerza. Sin necesidad de aplicar a esta una gran fuerza.

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Plano inclinado

0. ¿Qué es un plano inclinado?

El plano inclinado es una superficie plana que forma con otra un ángulo muy agudo (mucho menor de 90º). En la naturaleza aparece en forma de rampa, pero el ser humano lo ha adaptado a sus necesidades haciéndolo móvil, como en el caso del hacha o del cuchillo.

Se emplea en forma de rampa para reducir el esfuerzo necesario para elevar una masa (carreteras, subir ganado a camiones, acceso a garajes subterráneos, escaleras…)

En forma de cuña para apretar (sujetar puertas para que no se cierren, ensamblar piezas de madera…), cortar (cuchillo, tijera, sierra, serrucho…) y separar o abrir (hacha, arado, formón, abrelatas…).

1. ¿Qué vamos a hacer?

Realizaremos varios experimentos en los cuales se explicará el tema del plano inclinado. El primero es una rampa muy simple y demostrar el modo de utilización y las ventajas o ayudas que nos aporta; el segundo se basa en planos inclinados en tornillos, permitiendo reducir la fuerza.

2. ¿Qué necesitamos?

  • Elementos de elevación (en este caso hemos usado unos libros para hacer el apoyo de la rampa).
  • Un elemento rígido para que sirva de plano inclinado propiamente dicho.
  • Un dinamómetro.
  • Un coche u otro elemento con ruedas para permitir su desplazamiento.
  • Una tachuela o clavo.
  • Un tornillo.
  • Una presilla.
  • Una pelota.

3. ¿Cómo lo hacemos?

Experimento 1

3.1. Colocamos el material de elevación, en este caso unos libros.

3.2. Colocamos la tabla de madera sobre los libros formando un plano inclinado de 30 cm de altura.

3.3. Enganchamos el coche al dinamómetro y subimos perpendicularmente tirando del dinamómetro y observamos la fuerza necesaria para subir el coche.

3.4. Se coloca el coche en la rampa y se le hace subir por ella tirando del dinamómetro que previamente habremos enganchado al coche, observando la fuerza necesaria para subir el coche.

Experimento 2

3.1. Cogemos la tachuela que también es un plano inclinado y la clavamos sobre una madera.

3.2. Después se coge el tornillo y se repite la misma operación. Observando que es mucho más sencillo clavar el tornillo.

3.3. Más tarde se lleva a la práctica esto mismo cogiendo una presilla y una pelota.

3.4. Apretamos la pelota con la mano hasta ver cuanto somos capaces de deformarla.

3.5. Después cogemos la presilla y apretamos sobre la pelota observando que se deforma mucho más que con la mano.

4. ¿Qué es lo que ha ocurrido?

Los planos inclinados se utilizan para que con una mínima fuerza podamos levantar grandes pesos, es decir, reducir muchísimo la fuerza para hacer determinados esfuerzos.

En el primer experimento se observa como hemos empleado mucha más fuerza cuando hemos ascendido el coche sin rampa que con ella.

En el segundo experimento se puede observar como es mucho más fácil introducir el tornillo que la tachuela y esto es porque dispone de planos inclinados, observándose aquí que para conseguir un menor esfuerzo hemos tenido que recorrer mayor distancia, ya que en vez de clavar en sentido perpendicular hemos tenido que girar el tornillo.

Finalmente con la tachuela se demuestra este segundo experimento, es decir, con la mano no somos capaces de deformarla prácticamente y sin embargo con la presilla se deforma muchísimo, sin embargo para ello hemos tenido que cambiar la dirección de la fuerza.

Poleas

0. ¿Qué es una polea?

Una polea es una máquina simple que sirve para transmitir una fuerza. Se trata de una rueda, generalmente maciza y acanalada en su borde, que, con el curso de una cuerda o cable que se hace pasar por el canal (“garganta”), se usa como elemento de transmisión para cambiar la dirección del movimiento en máquinas y mecanismos. Además, formando conjuntos -aparejos o polipastos- sirve para reducir la magnitud de la fuerza necesaria para mover un peso.

Una polea simple cambia la dirección de una fuerza sin cambiar su magnitud.

Las poleas se dividen en:

  • Poleas simples: esta clase de poleas se utiliza para levantar una determinada carga. Cuenta con una única rueda, a través de la cual se pasa la soga. Las poleas simples direccionan de la manera más cómoda posible el peso de la carga.
  • Poleas compuestas: el sistema de poleas compuestas se utiliza con el propósito de alcanzar una amplia vengaja de carácter mecánico, levantando objetos de gran peso con un esfuerzo mínimo.

1.¿Qué vamos a hacer?

Consiste en realizar una polea casera con el fin de saber un poco más sobre esta máquina simple, la cual nos facilita mucho el trabajo en algunas ocasiones.

2. ¿Qué necesitamos?

  • 2 perchas de alambre.
  • 2 carretes de hilos vacíos.
  • 2 sillas.
  • 1 palo de fregona.
  • tijeras.
  • hilo fuerte (3 metros).
  • 1 libro.

3. ¿Cómo lo hacemos?

3.1. Se desmontan las perchas abriéndolas y se introduce los carretes de hilo en su interior. Después las volvemos a montar o cerrar volviendo a su estado inicial, pero con los carretes dentro de las mismas.

3.2. Se colocan las dos sillas enfrentadas y el palo de la fregona se pasa de una silla a otra, sujetándolo para evitar que se caiga.

3.3. Se ata una de las perchas al palo mediante una cuerda para evitar la caída de la percha.

3.4. Se atan los libros al hilo por un extremo y por el otro extremo se pasa por el carrete, agarrándolo para evitar la caída.

3.5. Tiramos del extremo libre del hilo hasta que éste se empiece a elevar.

4. ¿Qué es lo que ha ocurrido?

Mediante este experimento podemos demostrar que la fuerza necesaria para levantar el libro es la misma que sin polea, sin embargo la dirección es otra mucho más cómoda, y que nos conlleva a un menor esfuerzo.

Si probásemos a enganchar la polea al libro y no la cuerda, fijando un extremo de la cuerda, levantaríamos el libro haciendo la mitad de fuerza, ahora bien, necesitaríamos del doble de longitud de cuerda.