La Palanca
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La palanca es una de las denominadas "máquinas simples" de las que se derivan máquinas más complejas. Con la palanca, uno puede obtener una multiplicación de la fuerza, pero por supuesto no una multiplicación de la energía. La multiplicación de la fuerza puede verse como obtenida del equilibrio de pares, donde una fuerza de entrada Fe con un brazo de palanca Le largo, puede equilibrar un mayor fuerza de resistencia Fr con un brazo corto Lr.
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Una palanca rígida puede acercarse a una máquina ideal, ya que hay muy poca pérdida. Del equilibrio de pares, vemos que una fuerza de resistencia Fr se puede equilibrar por el esfuerzo de una fuerza menor Fe = (Lr/Le)Fr. Esto es expresado a menudo, en términos de la ventaja de la máquina ideal Fr/Fe = Le/Lr, según se muestra en la ilustración.
Puesto que sabemos que por la conservación de la energía ninguna máquina puede suministrar más energía de la que entra, el caso ideal se representa por una máquina en la que la energía de salida es igual a la energía de entrada. Para geometrías simples en los que las fuerzas están aplicadas en la dirección del movimiento, podemos caracterizar la máquina ideal en términos de trabajo realizado según sigue:
Máquina ideal: Energía de entrada = Energía de salida
Trabajo de entrada = Fedentrada = Frdsalida = Trabajo de salida
Desde esta perspectiva es evidente que una máquina simple puede multiplicar la fuerza. Es decir, una pequeña fuerza de entrada puede realizar una tarea que requiera una fuerza grande de salida. Sin embargo, la restricción es que la fuerza pequeña de entrada se debe ejercer a través de una mayor distancia para que el consumo de trabajo sea igual a la producción de trabajo. Tu estás intercambiando, una pequeña fuerza actuando sobre una distancia larga, por una fuerza mayor actuando sobre una distancia menor. Esta es la naturaleza de todas las máquinas simples, según fueron mostrándose.
Por supuesto que también es posible intercambiar una gran fuerza de entrada actuando sobre una distancia pequeña, por una fuerza de salida pequeña actuando sobre una distancia grande. Esto también es útil si lo que queremos conseguir es una mayor velocidad. Muchas máquinas funcionan de esta manera.
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