Principios de la Física: Trabajo, Potencia, Palancas, Poleas y Sistemas de Ruedas
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El Trabajo
El trabajo es la forma de transferencia de energía entre cuerpos. Cuando intercambian energía, lo hacen de dos formas:
- Mecánica: Realización de un trabajo
- Térmica: Por el calor
Realizar trabajo es ejercer fuerza sobre un cuerpo y este se desplaza en la misma dirección que la fuerza. El trabajo depende de la fuerza aplicada y del desplazamiento.
Trabajo y Fuerza de Rozamiento
La fuerza de rozamiento es una fuerza que se opone al movimiento. Surge al tratar de desplazar un objeto que se encuentra sobre otro. Por tanto, el rozamiento es negativo, por eso el cuerpo gasta energía cuando se desplaza.
La Potencia
La potencia es una magnitud que relaciona el trabajo con el tiempo empleado para hacerlo. Por trabajo se puede relacionar la potencia con la fuerza y velocidad. En el mundo motor se usa otra unidad para medir potencia: el caballo de vapor.
La Palanca
La palanca es una barra rígida que oscila sobre un punto de apoyo por la acción de dos fuerzas contrapuestas: fuerza y resistencia. Elementos importantes:
- Fuerza aplicada
- Resistencia a vencer
- Brazo de fuerza: distancia entre el punto de fuerza y el de apoyo
- Brazo de resistencia: distancia entre el punto de resistencia y el punto de apoyo
Elementos = Fuerza x su brazo = a la Resistencia x el suyo
Tipos de Palancas
Palanca de 1° Grado
Sitúa la carga a un lado del punto de apoyo y el esfuerzo al otro. Es cómoda para algunas aplicaciones y de gran utilidad para vencer grandes resistencias con pequeñas fuerzas. Podemos aumentar la amplitud del movimiento.
Palanca de 2° Grado
Carga entre punto de apoyo y esfuerzo. El brazo de fuerza es mayor que el de resistencia. Siempre hay ganancia mecánica. Su utilidad es vencer grandes resistencias con pequeñas fuerzas.
Palanca de 3° Grado
Sitúa el esfuerzo entre el punto de apoyo y la carga. El brazo de la carga es mayor que el de la fuerza. No hay ganancia mecánica, únicamente conseguir grandes desplazamientos de resistencia con pequeños desplazamientos de fuerza. Esta es la que forma parte de la naturaleza en el sistema mecánico de los vertebrados.
Poleas y Polipastos
La polea es una rueda con una ranura que gira alrededor por la que pasa una cuerda que vence una resistencia de forma cómoda. Podemos elevar pesos hasta cierta altura. Es un sistema de transmisión lineal porque el movimiento de entrada y salida es lineal.
Tipos de Poleas
1. Polea Fija
Una polea fijada a un lugar. Fuerza igual a resistencia.
2. Polea Simple
Dos poleas, una fija y otra móvil. Fuerza para vencer resistencia es la mitad, elevando más peso con menos esfuerzo.
Polipasto
Dos o más poleas construidas por dos grupos de poleas, unas fijas y otras móviles. Cuanto mayor número de poleas, el mecanismo es más complejo y reduce el esfuerzo para levantar una carga. Se usan para elevar cargas muy pesadas. Si tiene 3 poleas fijas y 3 móviles, el esfuerzo es una sexta parte de la resistencia.
Sistema de Ruedas o Poleas
Dos o más ruedas en contacto directo por unas correas.
Ruedas de Fricción
Dos o más ruedas en contacto directo. Una llamada motriz (movimiento) y la rueda conducida (arrastrada por la primera). El sentido de giro es igual al de la motriz.