GUÍA 4
LEY DE PALANCAS
DESEMPEÑO: Conoce algunos principios científicos y técnicos utilizados en la creación de artefactos y los aplica en la construcción de modelos simples.
TEMA: Palancas
OBJETIVOS:
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Reconocer que es una palanca, los tipos de pancas y los beneficios de usarlas.
FECHA DE ENTREGA: Guía #3 17 de Junio – Guía #4 21 de Junio
NOTA: También puedes encontrar toda esta información en mi blog: https://adapatriciap.wixsite.com/misitio-1
LEY DE PALANCAS
Fíjate en la siguiente imagen: se trata de una palanca simple de primer grado. En ella se representa la fuerza aplicada (F), la resistencia (R) y el punto de apoyo. Por otra parte, se identifica también:
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El Brazo de la fuerza (BF): Distancia que hay desde el punto de apoyo hasta el punto de la palanca donde se aplica la fuerza F.
2. El Brazo de la resistencia (BR): Distancia que hay desde el punto de apoyo hasta el punto de la palanca donde existe la resistencia (R)
A partir de ahora, tanto la fuerza como la resistencia la mediremos con una unidad llamada kilogramo-fuerza (kgf), aunque podemos abreviar y llamarla simplemente kilo. Pero... ¿Qué es un kilogramo-fuerza? Pues es muy sencillo, es la fuerza que debes ejercer para sostener un objeto de un kilogramo de masa. Así, si levantas un saco de cemento de 25 kg, y lo sostienes durante un rato, estás ejerciendo una fuerza de 25 kilogramo-fuerza o 25 kgf. Las palancas funcionan según una ley, llamada LA LEY DE LA PALANCA. La fórmula es...
La ley de la palanca dice: Una palanca está en equilibrio cuando el producto de la fuerza F, por su distancia BF, al punto de apoyo es igual al producto de la resistencia R por su distancia BR, al punto de apoyo. Otra forma de decirlo es: El producto de la fuerza por su brazo es igual al de la resistencia por su brazo.
Esta fórmula nos dice una gran verdad: cuanto mayor sea la distancia de la fuerza aplicada al punto de apoyo (brazo de fuerza), menor será el esfuerzo a realizar para vencer una determinada resistencia”. (BF↑ F↓).
Según el grado de la palanca, observaremos que las palancas de segundo grado siempre nos dan ventaja mecánica (es decir, hacemos menos esfuerzo con la palanca que sin ella), mientras que con las palancas de tercer grado nunca tenemos ventaja mecánica (hacemos más esfuerzo con ella que sin ella). Las palancas de primer grado nos dan ventaja mecánica si el punto de apoyo está más cerca del punto donde se ubica la resistencia que del punto donde se aplica la fuerza.
OBSERVE ESTE VÍDEO PARA REFORZAR SUS CONOCIMIENTOS DE PALANCAS
https://www.youtube.com/watch?v=NigPhh5i_7M&t=190s
MIREMOS EL SIGUIENTE EJERCICIO CON LA LEY DE PALANCAS
Imagina que desea levantar la bombona de butano aplicando una fuerza en el otro extremo de la palanca que puede ver en la figura inferior. Las bombonas pesan 24 kg. Ahora responde a la siguiente pregunta.
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¿de qué grado es la palanca?
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¿nos da ventaja mecánica?
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Señala en el dibujo la fuerza y la resistencia
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Indica el valor de la resistencia
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Indica el valor del brazo de la resistencia
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Indica el valor del brazo de la fuerza
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Calcula el valor de la fuerza
SOLUCIÓN
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¿De qué grado es la palanca? Para responder está pregunta primero señalemos las partes de la palanca
Como podemos observar que el punto de apoyo está ubicado entre la fuerza y la resistencia, se puede afirmar que es una palanca de primer grado
2. ¿nos da ventaja mecánica? Arriba nos dice que cuando hacemos menos esfuerzo con la palanca que sin ella, tenemos una ventaja mecánica y también nos dice que cuanto mayor sea la distancia de la fuerza aplicada al punto de apoyo (brazo de fuerza), menor será el esfuerzo a realizar para vencer una determinada resistencia”. En el dibujo podemos observar que la distancia del punto de apoyo al lugar de la fuerza es mayor que la distancia del punto de apoyo a la resistencia, por lo que automáticamente podemos decir que si tenemos ventaja mecánica (la fuerza que debemos realizar para levantar la bomba de butano será menor que si la levantáramos sin la ayuda de la palanca).
3. Señala en el dibujo la fuerza y la resistencia. Ya la señalamos en la primera pregunta
4. Indica el valor de la resistencia: en el enunciado nos dice que la bomba de butano pesa 24kg
5. Indica el valor del brazo de la resistencia: vemos en la imagen que del punto de apoyo a la resistencia hay 1m. es decir que este es el valor del brazo de la resistencia (1m)
6. Indica el valor del brazo de la fuerza: vemos en la imagen que del punto de apoyo al lugar donde se aplica la fuerza hay 3m, por lo tanto el brazo de la fuerza es de 3m
7. Calcula el valor de la fuerza: para hallar el valor que necesitas, siempre ten en cuenta la siguiente información.
PARA TENER EN CUENTA
Si tienes un ejercicio donde debas hallar el BF debes utilizar la siguiente fórmula
Si tienes un ejercicio donde debas hallarla fuerza debes utilizar la siguiente fórmula
Si tienes un ejercicio donde debas hallar el BR debes utilizar la siguiente fórmula
Si tienes un ejercicio donde debas hallar la R debes utilizar la siguiente fórmula
como en este caso necesitamos hallar la fuerza (F), utilizamos la segunda fórmula.
Ya sabemos que el valor de la resistencia (R) es 24kg, que el valor del brazo de la resistencia (BR) es de 1m y que el valor del brazo de la fuerza (BF) es de 3m. Entonces reemplazamos los valores en la fórmula y nos queda de la siguiente manera
Ahora cancelamos m arriba y m abajo
Ahora multiplicamos 24kg x 1 y nos queda
Ahora dividimos 24 kg entre 3 y nos da
F=8Kgf
Como podemos observar con este ejercicio, si levantamos la bomba de butano con una palanca como la del dibujo debemos realizar una fuerza de 8kgf, Es decir si tenemos una ventaja mecánica (porque la fuerza a realizar es menor (8kgf) que si la levantáramos sin la palanca, que sería de 24kgf).
OBSERVA EL SIGUIENTE VÍDEO, Y MIRARÁS UN CLARO EJEMPLO DEL BENEFICIO DEL USO DE LA LEY DE PALANCAS EN NUESTRA VIDA COTIDIANA.
https://www.youtube.com/watch?v=Z4wFaH7cTo8
ACTIVIDAD
1. Realiza el dibujo del punto anterior, pero esta vez con el punto de apoyo en la mitad de la barra. Determina:
a. Valor del brazo de resistencia (BR)
b. Valor del brazo de fuerza (BF)
c. Calcula valor de la fuerza a realizar
d. ¿hay ventaja mecánica? Justifique su respuesta
2. Observa la siguiente imagen y responde
a. ¿si realizo una fuerza de 30kgf para levantar la piedra, cuál será el peso de la piedra?
b. ¿Tendría ventaja mecánica? ¿ por qué?
3. Con los alicates de la figura se quiere cortar un cable que opone una resistencia equivalente a 20 Kgf. El brazo de la fuerza tiene una longitud de 20 cm y la fuerza que debo hacer para cortar el cable es de 1 kgf. Responde a las siguientes preguntas:
a. ¿Cuál es la longitud del brazo de la resistencia (BR)
b. ¿Tendría ventaja mecánica? ¿por qué?
4. Calcular el valor de la fuerza F que tenemos que aplicar en el extremo para levantar un peso de 90 Kgf. utilizando la palanca representada. Indica el grado de la palanca.
F x BF = R x BR
