¿Qué es una calculadora de palancas?
La palanca es una de las seis máquinas simples clásicas: una barra rígida que gira sobre un punto de apoyo (fulcro). Esta calculadora aplica la ley de la palanca para obtener la ventaja mecánica (VM) de cualquier palanca y la fuerza de salida (carga) que es capaz de generar. Funciona con palancas de primer, segundo y tercer género, siempre que introduzcas el brazo de potencia y el brazo de carga medidos desde el fulcro.
Cómo usarla
Introduce el brazo de potencia —la distancia desde el fulcro hasta el punto donde aplicas la fuerza (\(d_{in}\))— y el brazo de carga —la distancia desde el fulcro hasta la carga (\(d_{out}\))—. Puedes usar cualquier unidad de longitud, siempre que sea la misma en ambos campos. De forma opcional, indica la fuerza de potencia que aplicas (\(F_{in}\)) para ver la fuerza de carga resultante. La ventaja mecánica te dice cuántas veces multiplica la palanca tu fuerza.
La fórmula explicada
El principio de los momentos establece que una palanca en equilibrio cumple $$F_{in} \cdot d_{in} = F_{out} \cdot d_{out}$$ Si despejamos, la ventaja mecánica es $$MA = \frac{d_{in}}{d_{out}} = \frac{F_{out}}{F_{in}}$$ Una VM mayor que 1 significa que la palanca multiplica la fuerza (sacrificas distancia para ganar fuerza); una VM menor que 1 indica que, en cambio, multiplica la distancia y la velocidad.
Ejemplo resuelto
Una palanca de pie de cabra tiene un brazo de potencia de 100 cm y un brazo de carga de 25 cm. $$MA = \frac{100}{25} = 4$$ Si empujas con una fuerza de 50 N, la fuerza de carga será $$50 \times 4 = 200 \text{ N}$$ la barra cuadruplica tu esfuerzo.
Preguntas frecuentes
¿Qué unidades debo usar? Cualquiera, siempre que sean coherentes. Los brazos solo tienen que estar en la misma unidad entre sí; la fuerza se expresa en la unidad que introduzcas (N, lbf, kgf, etc.).
¿Qué significa una VM menor que 1? La palanca reduce la fuerza, pero aumenta la velocidad y el alcance del movimiento, algo típico de las palancas de tercer género, como el antebrazo humano o una caña de pescar.
¿Tiene en cuenta el rozamiento o el peso de la barra? No. Es un modelo ideal que supone una barra rígida y sin peso y un fulcro sin rozamiento, lo bastante preciso para la mayoría de problemas de diseño y de clase.
