Fundamentos esenciales de la ventaja mecánica

Plano inclinado y la ventaja mecánica

La ventaja mecánica (M.A.) nos permite levantar y mover objetos pesados ​​solo con nuestra propia fuerza. La distancia se cambia por peso, Cuando se utilizan herramientas de aparejo, otro factor entra en la escena: la fricción. La fricción dentro de herramientas como caídas de cadenas, cables de conexión o aparejos, poleas, gatos de piso y rampas tienen un efecto en nuestros cálculos. Pero la fricción entre superficies como rampas y pisos a menudo también necesita ser reducida

Podemos deducir que la fricción entre un pesado cajón de madera y una rampa de concreto sería considerable, mientras que en otro caso los trabajadores han deslizado rodillos (generalmente pequeños tubos de acero) debajo del cajón y han hecho La tarea es mucho más fácil al reducir la fricción. Hablando teóricamente (es decir, sin tener en cuenta la fricción), si la caja pesaba 700 libras y la rampa tenía 10 pies de largo y 1 pie de alto en el extremo superior, entonces la ventaja mecánica sería 10:1. El trabajador experimentaría el levantamiento como si fuera solo 70 libras en lugar de 700 libras.

Pero la fricción jugaría un papel importante aquí y probablemente dificultaría la tarea si los rodillos no fueran utilizados para reducir la fricción. La fricción o arrastre depende del peso y las cualidades de los materiales en contacto directo. Entonces, la tarea de levantar una caja de 700 libras hasta 1 pie sobre el suelo se lleva a cabo cuando el trabajador desliza el trabajo por la rampa de 10 pies de largo que está 1 pie más alto en un extremo. La compensación es que la caja también debe ser empujada 10 pies hacia los lados para lograr el 10:1 M.A.

Palancas y apalancamiento

Las palancas y el apalancamiento también es algo muy importante que debemos saber sobre levantar objetos pesados ​​con fuerzas de menos peso que el objeto a levantar o girar. Para entender esto, primero debemos entender que es el equilibrio. imaginemos la palanca como una barra larga y recta de cualquier material fuerte. Para actuar como palanca, esta barra debe utilizar un punto de apoyo.

Un punto de apoyo es lo que soporta la barra en un punto en cualquier lugar de esa barra. Una barra que yace en el piso no tiene punto de apoyo porque el piso soporta la barra en muchos puntos a lo largo de la barra. Tenga en cuenta que en la siguiente Figura, la barra se apoya en su punto medio exacto, y los pesos de 20 libras son equidistantes en ambos lados de la punta del fulcro. La palanca y las fuerzas que actúan sobre ella, dos pesos de 20 libras y el punto de apoyo, están en un estado de equilibrio.

Y en la siguiente figura también están en equilibrio porque los vectores de fuerza total de la izquierda son los mismos que los del lado derecho. Pero el peso en el lado derecho del fulcro es 7 libras menos que el peso en el lado izquierdo del fulcro. Considere el hecho de que un peso de 7 libras en el lado derecho está equilibrando un peso de 14 libras en el izquierdo. Esto se debe a que el peso de la derecha tiene un 2:1 M.A. debido a su posición a lo largo de la barra. Tenga en cuenta que 14 X 4.5 = 9 X 7.

Ejercicio de demostración

¿ Donde tendrias que colocar el peso de libras con respecto al fulcro si el peso de 5 libras fuera 4' en su lado del fulcro ?

Solución

10 x Distancia = 5 x 4'
10 x 2 = 20 ---- 5 x 4 = 20

El fulcro incorporado

La siguiente herramienta de elevación llamada barra de presión se usa para levantar objetos pesados de una pulgada aproximadamente a la vez, a menudo para obtener suficiente espacio para deslizar rodillos o tablas debajo de ella. La barra de arrastre lleva su punto de apoyo en el diseño de la herramienta. La barra de presión usa la palanca para multiplicar el par, o la potencia de rotación.

En este caso, la barra de equilibrio es la herramienta misma y, a medida que el radio largo de la barra se presiona hacia abajo a través de una rotación de 24 pulgadas, el radio corto (el extremo de trabajo) se mueve hacia arriba, tal vez 2 pulgadas también en un arco. En este caso, podemos calcular el M.A. colocando 24 sobre 2 y luego reduciendo esa fracción para un M.A. de 12:1

El gato de tornillo

este también esa un plano inclinado para proporcionar una ventaja mecánica, en este caso el plano inclinado lo proporcionan las roscas del vástago del gato; Para calcular (M.A) del gato provisto por las roscas se mide el diámetro en el vástago en el punto medio de la profundidad de la rosca, se calcula la circunferencia y se mide la distancia entre las roscas.

La relación de la circunferencia a la distancia entre hilos es el (M.A) este y la mayoria de los gatos usan una palanca junto con el plano inclinado para realizar el trabajo.

La rueda y el eje

Una rueda de radios es esencialmente un círculo de palancas. El volante de un automóvil aplica influencia a la columna de dirección del vehículo porque la potencia se aplica a una distancia perpendicular a la columna de dirección. En todas partes donde funcionan las ruedas con ejes hay apalancamientos en el trabajo. El bloque y el aparejo con sus poleas redondas, los bueyes caminando en círculos interminables unidos a una rueda y moliendo granos, el agua de una corriente girando una rueda de agua, incluso la llave que aprieta un perno, todos estos son ejemplos de la rueda y el eje en el trabajo.

Poleas

Las poleas son ruedas, pero el (M.A) atribuible a las poleas (bloqueo y aparejo) se obtiene aplicando esfuerzo a una tarea de elevación mediante el uso de poleas no unidas; en general, el (M.A) será: el mismo número de cuerdas verticales que excluye el extremo abierta del cable, el número de poleas flotantes, el número de pies de cuerda tirados y dividido por la distancia que levanta en el cucharón.

Ejercicios de aprendizaje

Ejercicio N° 1

Cúal seria la (M.A) de un gato hidráulico con un pistón de bomba de 3/4" y un pistón de salida de 4"

Solución

M.A = LD² ÷ SD²
M.A = 4² ÷ 3/4² = 28:1

Ejercicio N° 2

Si se coloca un peso de 8 libras a 3' a la izquierda del fulcro ¿ que tan a la derecha del fulcro tendria que colocar un peso de 5 libras para equilibrar ?

Solución

Peso x Distancia = 8 libras x 3' = 24
5 libras x 4.8' = 24

Ejercicio N° 3

Si tiene que tirar de 90 pies de cuerda para mover un peso de 30 libras en el aire usando un bloque y un aparejo, hallar M.A

Solución

M.A = N° de pies de cuerda ÷ Distancia
90 ÷ 30 = 3:1