Dispositivo de ventaja mecánica - Mechanical advantage device

Haz equilibrado alrededor de un fulcro

Una máquina simple que presenta una ventaja mecánica se denomina dispositivo de ventaja mecánica , por ejemplo:

  • Palanca : La viga que se muestra está en equilibrio estático alrededor del fulcro . Esto se debe a que el momento creado por la fuerza vectorial "A" en sentido antihorario (momento A * a) está en equilibrio con el momento creado por la fuerza vectorial "B" en el sentido de las agujas del reloj (momento B * b). La fuerza vectorial relativamente baja "B" se traduce en una fuerza vectorial relativamente alta "A" . Por tanto, la fuerza aumenta en la relación de las fuerzas A: B , que es igual a la relación de las distancias al fulcro b: a . Esta relación se denomina ventaja mecánica. Esta situación idealizada no tiene en cuenta la fricción.
  • Movimiento de la rueda y el eje (por ejemplo , destornilladores , pomos de las puertas ): una rueda es esencialmente una palanca con un brazo la distancia entre el eje y el punto exterior de la rueda y el otro el radio del eje. Normalmente, esta es una diferencia bastante grande, lo que conduce a una ventaja mecánica proporcionalmente grande. Esto permite que incluso las ruedas simples con ejes de madera que se mueven sobre bloques de madera sigan girando libremente, porque su fricción se ve abrumada por la fuerza de rotación de la rueda multiplicada por la ventaja mecánica.
  • Un bloque y un aparejo de múltiples poleas crea una ventaja mecánica, al tener el material flexible enrollado sobre varias poleas a su vez. Agregar más bucles y poleas aumenta la ventaja mecánica.
  • Tornillo : Un tornillo es esencialmente un plano inclinado envuelto alrededor de un cilindro. El recorrido sobre la elevación de este plano inclinado es la ventaja mecánica de un tornillo.

Poleas

Ejemplos de sistemas de cuerdas y poleas que ilustran las ventajas mecánicas.

Considere levantar un peso con cuerda y poleas. Una cuerda enrollada a través de una polea unida a un lugar fijo, por ejemplo, la viga del techo de un granero, y unida al peso se llama polea única . Tiene una ventaja mecánica (MA) = 1 (asumiendo cojinetes sin fricción en la polea), moviendo ninguna ventaja mecánica (o desventaja) por muy ventajoso que sea el cambio de dirección.

Una sola polea móvil tiene un MA de 2 (asumiendo cojinetes sin fricción en la polea). Considere una polea unida a un peso que se levanta. Una cuerda pasa a su alrededor, con un extremo sujeto a un punto fijo encima, por ejemplo, la viga del techo de un granero, y se aplica una fuerza de tracción hacia arriba hasta el otro extremo con las dos longitudes paralelas. En esta situación, la distancia que el levantador debe tirar de la cuerda se convierte en el doble de la distancia que recorre el peso, lo que permite reducir a la mitad la fuerza aplicada. Nota: si se utiliza una polea adicional para cambiar la dirección de la cuerda, por ejemplo, la persona que realiza el trabajo quiere pararse en el suelo en lugar de sobre una viga, la ventaja mecánica no aumenta.

Al enrollar más cuerdas alrededor de más poleas, podemos construir un bloque y un aparejo para continuar aumentando la ventaja mecánica. Por ejemplo, si tenemos dos poleas unidas a la viga, dos poleas unidas al peso, un extremo unido a la viga y alguien parado en la viga tirando de la cuerda, tenemos una ventaja mecánica de cuatro. Nuevamente, tenga en cuenta: si agregamos otra polea para que alguien pueda pararse en el suelo y tirar hacia abajo, todavía tenemos una ventaja mecánica de cuatro.

Aquí hay ejemplos en los que el punto fijo no es obvio:

  • Una correa de velcro en un zapato pasa a través de una ranura y se dobla sobre sí misma. La ranura es una polea móvil y MA = 2.
  • Dos cuerdas colocaron una rampa unida a una plataforma elevada. Se enrolla un barril sobre las cuerdas y las cuerdas se pasan por encima del barril y se entregan a dos trabajadores en la parte superior de la rampa. Los trabajadores juntan las cuerdas para llevar el barril a la cima. El barril es una polea móvil y el MA = 2. Si hay suficiente fricción donde la cuerda se pellizca entre el barril y la rampa, el punto de pellizco se convierte en el punto de unión. Esto se considera un punto de sujeción fijo porque la cuerda sobre el cañón no se mueve en relación con la rampa. Alternativamente, los extremos de la cuerda se pueden unir a la plataforma.

Empulgueras

La ventaja mecánica teórica de un tornillo se puede calcular mediante la siguiente ecuación:

dónde

d m = el diámetro medio de la rosca del tornillo
l = el paso de la rosca del tornillo

Tenga en cuenta que la ventaja mecánica real de un sistema de tornillos es mayor, ya que un destornillador u otro sistema de atornillado también tiene una ventaja mecánica.

Ver también

Referencias

Notas

Bibliografía

  • Fisher, Len (2003), How to Dunk a Donut: The Science of Everyday Life , Arcade Publishing, ISBN   978-1-55970-680-3 .
  • United States Bureau of Naval Personnel (1971), Basic machines and how they work (Revised 1994 ed.), Courier Dover Publications, ISBN   978-0-486-21709-3 .

enlaces externos