Palanca compuesta - Compound lever
La palanca compuesta es una máquina simple que funciona con la premisa de que la resistencia de una palanca en un sistema de palancas actúa como esfuerzo para la siguiente y, por lo tanto, la fuerza aplicada se transfiere de una palanca a la siguiente. Casi todas las básculas utilizan algún tipo de palanca compuesta para funcionar. Otros ejemplos incluyen cortaúñas y teclas de piano .
Ventaja mecanica
Un brazo de palanca usa el fulcro para levantar la carga usando e intensificando una fuerza aplicada . En la práctica, las condiciones pueden impedir el uso de una sola palanca para lograr el resultado deseado, por ejemplo, un espacio restringido, la ubicación inconveniente del punto de aplicación de la fuerza resultante o la longitud prohibitiva del brazo de palanca necesario. En estas condiciones, se utilizan combinaciones de palancas simples, llamadas palancas compuestas. Las palancas compuestas se pueden construir a partir de palancas de primer, segundo y / o tercer orden. En todos los tipos de palanca compuesta, la regla es que la fuerza multiplicada por el brazo de fuerza es igual al peso multiplicado por el brazo de peso. La salida de una palanca se convierte en la entrada para la siguiente palanca en el sistema, por lo que la ventaja se magnifica.
La figura de la izquierda ilustra una palanca compuesta formada por dos palancas de primera clase, junto con una breve derivación de cómo calcular la ventaja mecánica. Con las dimensiones mostradas, la ventaja mecánica, W / F se puede calcular como 10/3 × 9/4= 7.5, lo que significa que una fuerza aplicada de 1 libra (o 1 kg) podría levantar un peso de 7.5 libras (o 7.5 kg).
Alternativamente, si la posición del fulcro en la palanca AA 'se movió de modo que A1 = 4 unidades y A2 = 9 unidades, entonces la ventaja mecánica W / F se calcula como4/9 × 9/4= 1, lo que significa que una fuerza aplicada levantará un peso equivalente y no hay ninguna ventaja mecánica. Este no suele ser el objetivo de un sistema de palanca compuesto, aunque en raras situaciones la geometría puede adaptarse a un propósito específico.
Las distancias utilizadas en el cálculo de la ventaja mecánica se miden perpendicularmente a la fuerza. En el ejemplo de un cortaúñas de la derecha (una palanca compuesta hecha de una palanca de clase 2 y una de clase 3), debido a que el esfuerzo se aplica verticalmente (es decir, no perpendicular a la palanca), se miden las distancias a los respectivos puntos de apoyo. horizontalmente, en lugar de a lo largo de la palanca. En este ejemplo, W / F es7 + 1/1 × 6/6 + 2= 6. Nótese que (7 + 1) cm = 8 cm es la distancia desde el punto de aplicación del esfuerzo al fulcro de la primera palanca, perpendicular al esfuerzo aplicado.
Ejemplos de
Algunos ejemplos de la palanca compuesta son la báscula, los frenos de tren y un tipo común de cortaúñas . Otro ejemplo es la prensa para articulaciones de codo, que se utiliza para imprimir, moldear o cargar a mano balas, acuñar monedas y medallas y perforar agujeros. Los balances compuestos se utilizan para pesar artículos pesados. Todos ellos usan múltiples palancas para aumentar la fuerza y lograr un propósito específico. El freno del tren traduce la fuerza de empujar la palanca hacia atrás a las palancas y estas rozan las ruedas, usando la fricción para desacelerar y eventualmente detener el tren. Estas son aplicaciones cotidianas de este mecanismo.
Una tecla de piano es una palanca compuesta de primera clase, ya que el punto de apoyo se encuentra entre el peso a mover y la potencia. El propósito de esta palanca es traducir un pequeño movimiento (presionar la tecla) en un movimiento más grande y rápido del martillo sobre las cuerdas. La calidad del tono resultante depende de si la velocidad final se produce mediante un movimiento gradual o repentino de la tecla.
El martillo , el yunque y el estribo son pequeños huesos (huesecillos) en el oído medio , conectados como palancas compuestas, que transfieren ondas sonoras desde el tímpano a la ventana oval de la cóclea .
Historia
Los primeros escritos restantes sobre palancas datan del siglo III a. C. y fueron proporcionados por Arquímedes . " Dame un lugar para pararme y moveré la tierra con una palanca " es una observación atribuida a Arquímedes, quien declaró formalmente el principio matemático correcto de las palancas (citado por Pappus de Alejandría).
Uno de los primeros ejemplos de palanca compuesta es el mecanismo de disparo de ballesta de la dinastía Han (202 a. C. - 220 d. C.) que presentaba una palanca compuesta triple. Dicho mecanismo se colocó dentro de la propia culata de la ballesta. La idea de la palanca compuesta se atribuye al inventor de Birmingham John Wyatt en 1743, cuando diseñó una máquina de pesaje que usaba cuatro palancas compuestas para transferir una carga desde una plataforma de pesaje a una palanca central desde la que se podía medir el peso.