Moviendo el mundo: tipos y usos de las palancas

Se puede definir una palanca como una barra rígida que se encuentra sobre un punto de apoyo. En ella actúa una fuerza aplicada denominada potencia y una fuerza a vencer conocida como resistencia. Por otra parte, existe el brazo de potencia, que no es más que la distancia que separa a la potencia del punto de apoyo; de igual manera, el brazo de resistencia representará la distancia entre el punto de apoyo y la resistencia.

 

Una balanza, un cortaúñas, un cascanueces, una tijera, una carreta. ¿Qué tienen todos estos objetos en común? La teoría de palancas. En ella, podemos explicar cómo funcionan cada uno de estos objetos de amplio uso en la vida cotidiana.

El balancín o subibaja es uno de los ejemplos más conocidos de palancas.

¿Para qué se utiliza?

La palanca permite (entre las distintas funciones que realizan sus diferentes tipos) hacer desplazamientos de objetos que ejercen una gran resistencia mediante la aplicación de poca potencia. El ser humano se dio cuenta, desde tiempos remotos, de la utilidad que esto representaba. Arquímedes, científico de la antigua Grecia, fue el primero en describir formalmente el funcionamiento de la palanca.

A Arquímedes se le atribuye la famosa frase: “dame un punto de apoyo y moveré el mundo.”

Ley de la palanca

A partir de los elementos que conforman la palanca, se puede describir su funcionamiento en una sencilla ecuación:

De esta ecuación podemos deducir que, salvo en el caso de que el brazo de potencia (BP) y el brazo de resistencia sean iguales (BR), la potencia aplicada (P) es directamente proporcional a la resistencia (R).

P ×BP =R ×BR

Cada fuerza es inversamente proporcional a su brazo. Adicionalmente existen otras propiedades que se deducen a partir del tipo de palanca.

Tipos de palancas

De manera general, existen tres tipos de palanca: las de primer, segundo y tercer género. El factor que distinguirá a cada una de ellas es el orden en que se encuentren el punto de apoyo, la potencia y la resistencia.

  • De primer género

En esta configuración, el punto de apoyo se encuentra entre la resistencia y la potencia. Cuando el punto de apoyo está centrado, la potencia aplicada es igual a la resistencia, dado que los brazos de potencia y resistencia tienen la misma distancia.

La balanza es una palanca de primer género con el punto de apoyo centrado.

Por otro lado, existe el caso en que el punto de apoyo no esté centrado. Cuando el punto de apoyo se encuentra más cercano a la resistencia, la potencia disminuye debido a que su brazo tiene una mayor longitud. Esto significa que se necesita aplicar poco esfuerzo para mover grandes resistencias.

En un alicate, el punto de apoyo se encuentra cerca de las tenazas, donde estará el objeto que hará resistencia.

Asimismo, el punto de apoyo cercano a la potencia implica que su brazo tendrá la menor longitud; esto resulta en que la resistencia tendrá una menor magnitud. Sin embargo, puede concluirse también que, al tener un brazo de resistencia mayor, ésta puede hacer grandes desplazamientos aplicando poca potencia.

Las barreras elevables cumplen su función al mantener el punto de apoyo cercano al esfuerzo aplicado.
  • De segundo género

Ésta se diferencia de la palanca de primer género en que la resistencia se encuentra entre el punto de apoyo y la potencia. Debido a que el brazo de resistencia es menor que el de potencia, con poco esfuerzo aplicado se pueden mover grandes resistencias. Este tipo de palancas tiene ganancia mecánica.

La carretilla ubica la carga entre el punto de apoyo y el esfuerzo, facilitando el movimiento.
  • De tercer género

En el último tipo de palanca, la potencia es la que se encuentra entre el punto de apoyo y la resistencia. Esto significa que el esfuerzo debe ser mayor que la carga, por lo que se trata de una configuración que no tiene ganancia mecánica. Se utiliza, primordialmente, para hacer grandes desplazamientos de resistencia, dado que su brazo tiene mayor longitud que el brazo de potencia.

En una pinza, los dedos ejercen la potencia ubicada entre el punto de apoyo (F) y la resistencia (R).

Palancas múltiples

Existen sistemas que buscan aprovechar los distintos tipos de palancas mediante la mezcla de ellas, creando entonces configuraciones más complejas. Un claro ejemplo es el cortaúñas, cuyo mango que ejerce la presión es, por sí solo, una palanca de segundo género; esta presión se ubicará entre las hojas de corte y el punto de apoyo de ellas, convirtiéndose en una palanca de tercer género.

El cortaúñas emplea la unión de las palancas de segundo y tercer género.

Las palancas y el cuerpo humano

Muchos movimientos del cuerpo humano pueden describirse a través de las palancas. Por ejemplo: cuando pateamos un balón de futbol, hacemos esfuerzo con nuestros cuádriceps para elevar nuestro peso e impulsarnos para patear con una mayor potencia. Tomando en cuenta a la rodilla como punto de apoyo, este movimiento representa una palanca de tercer género.

La palanca es conocida como la máquina más antigua del planeta.

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