Cómo calcular las palancas y apalancamiento

Las palancas le permiten aplicar una fuerza de entrada en un punto de la palanca para crear una fuerza de salida en un otro punto de la palanca. El apalancamiento, que es la fuerza de salida dividida por la fuerza de entrada, puede ser mayor o menor que uno, dependiendo de sus necesidades. La característica clave de una palanca es el fulcro, punto de la palanca celebrada inmóvil mientras que otras partes se mueven. Palancas de primera clase tienen el fulcro entre las fuerzas de entrada y salidas. Palancas de segunda y tercera clase tienen el fulcro en un extremo. Con las palancas de segunda clase, la fuerza de entrada es en el otro extremo y la fuerza de salida más cerca del fulcro; con las palancas de tercera clase, lo contrario es cierto.

Instrucciones

Palanca de primera clase: tijeras

• Dibuja dos líneas cruzando a un ángulo pequeño para representar las hojas de unas tijeras. Una pequeña distancia del pivote o fulcro, de la etiqueta como L_paper = 1,5 centímetros.

• Etiqueta una distancia más grande desde el punto de giro como L_handle = 12 centímetros.

• Utilizar la fórmula F_handleL_handle = F_paperL_paper calcular el apalancamiento o ventaja mecánica, que es F_paper/F_handel = L_handel/L_paper = 8.

• Calcular la distancia que tiene que mover la palanca para tener las cuchillas Cruz por 2 milímetros en el punto de contacto con el papel utilizando 2 milímetrosL_handel/L_paper = 2 milímetros12/1.5 = 1,6 centímetros. El objetivo es que las cuchillas de la tijera aplicar una gran fuerza en el papel sobre una pequeña distancia. Para ello, se aplica un menor fuerza pero necesidad de mover las asas de una distancia más grande.

Palanca de segunda clase: llave

• Dibujar una llave girando una tuerca. La distancia desde el centro de la tuerca, que es el fulcro de la etiqueta, en el borde exterior de la tuerca como L_nut = 1 centímetro. La distancia desde el centro de la tuerca al final de la llave como L_wrench la etiqueta = 20 centímetros.

• Dibujar una flecha en el extremo de la llave y etiquetar como F_wrench. Asumir que tendrá 1.500 Newtons para aflojar la tuerca, equivalente a 337,2 libras. Dibujar una flecha en la parte exterior de la tuerca y etiqueta como F_nut = 1.500 Newtons.

• Calcular mediante la fórmula F_wrench F_wrenchL_wrench = F_nutL_nut a F_wrench = F_nut * L_nut/L_wrench = 75 Newtons, equivalentes a 16,9 libras. Necesita aplicar 16,9 kilos de fuerza para empezar a girar la tuerca.

• Calcular el apalancamiento como F_nut/F_wrench = 1.500/75 = 20.

Palanca de tercera clase: Articulación del codo

• Dibuja un codo doblado simplificado con el hueso de brazo superior - húmero - el hueso del antebrazo, el cúbito--a 90 grados de la reunión. La articulación es el punto de giro.

• Dibujar el músculo bíceps desde el extremo del hombro del húmero al cúbito en un punto cerca de la articulación. La distancia entre la articulación y el bíceps L_bicep la etiqueta = 2 pulgadas. La distancia desde la articulación al final del cúbito, la etiqueta donde la mano sería, como L_hand = 16 pulgadas.

• Dibujar una flecha en la mano y etiqueta como F_hand = 10 libras de fuerza. Dibujar una flecha a lo largo del bíceps y etiquetar como L_bicep.

• Calcular mediante la fórmula F_bicep F_bicepL_bicep = F_handL_hand a F_bicep = F_hand * L_hand/L_bicep = 80 libras. El bíceps aplica una fuerza de 80 libras en el codo para permitir que la mano aplicar una fuerza de 10 libras.

• Calcular el apalancamiento como F_hand/F_bicep = 0,125. El objetivo es que la articulación del codo sólo moverse un poco mientras que la mano se mueve mucho. Esto requiere una ventaja mecánica de menos de uno.


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