Palanca, plano inclinado, poleas y ventaja mecánica, con simulador visual de un sistema de poleas real, ejemplos resueltos y ejercicios de nivel básico y avanzado.
Una máquina simple no crea energía de la nada — lo que hace es cambiar la dirección de una fuerza, o reducir cuánta fuerza necesitas aplicar (a cambio de aplicarla en una distancia más larga). Existen seis tipos básicos: palanca, plano inclinado, polea, torno, cuña y tornillo. Todas se miden con el mismo concepto: la ventaja mecánica.
Una VM de 3 significa que la máquina te permite mover algo aplicando 3 veces menos fuerza de la que tendrías que hacer sin ella — pero vas a tener que mover tu extremo 3 veces más distancia (no hay atajos gratis, la energía total se conserva).
Ya viste el torque (τ = F·d) en la página anterior — la palanca es la aplicación directa de eso. Cuanto más lejos del punto de apoyo apliques la fuerza, menos fuerza necesitas para el mismo efecto.
Usas una barreta como palanca: aplicas la fuerza a 2 m del apoyo, y la piedra que quieres mover está a 0.5 m del apoyo. ¿Cuál es la ventaja mecánica?
VM = dₚ/dᵣ = 2/0.5 = 4
Con esa palanca, mueves la piedra aplicando 4 veces menos fuerza de la que necesitarías levantándola directamente con las manos.
Con los valores de arriba, mira cómo tirar de la cuerda levanta el peso — comparando la fuerza que aplicas contra el peso real.
Con un sistema de poleas de 3 cuerdas, quieres levantar un peso de 600 N. ¿Qué fuerza tienes que aplicar?
VM = 3 (3 cuerdas sosteniendo el peso)
F = Peso/VM = 600/3 = 200 N
Aplicas un tercio de la fuerza — pero vas a tener que tirar 3 metros de cuerda por cada metro que suba el peso.
No — la energía total necesaria es la misma (o incluso un poco más, por la fricción). Lo que cambia es cómo la aplicas: menos fuerza en más distancia, en vez de mucha fuerza en poca distancia. No hay atajos, solo formas más cómodas de aplicar el esfuerzo.
Es un ejemplo de rueda y eje (torno): el mango tiene un radio más grande que la punta, así que un giro chico de fuerza en el mango se traduce en mucha fuerza rotacional en la punta — la misma idea que una manija de puerta.
Sí, todo el tiempo — una bicicleta combina palancas (los pelistos), ruedas y ejes, y hasta engranajes. La mayoría de las máquinas complejas que usamos son, en el fondo, combinaciones de estas seis máquinas simples básicas.