2.1.1 Mecanismos simples de transmisión
Panca
A panca é unha barra ríxida que pode xirar arredor dun punto de apoio ou fulcro, cando se lle aplica unha forza para vencer unha resistencia. A panca pode empregarse para:
- Modificar a intensidade dunha forza. Neste caso podemos vencer grandes resistencias aplicando pequenas potencias.
- Modificar a amplitude e o sentido dun movemento. Deste xeito podemos conseguir grandes desprazamentos da resistencia con pequenos desprazamentos da potencia.
Condición de equilibrio
A condición para que unha panca se manteña en equilibrio é que a suma dos momentos da forza motora e da resistencia sexan nulas. Ou sexa:
F . a = R . b onde a e b son as distancias ao fulcro, F a forza motora e R a resistencia.
Lémbrese que no Sistema Internacional de Unidades (SI) a magnitude empregada para a lonxitude é o metro (m), para o tempo o segundo (s) e para a masa o quilogramo (kg). No SI a unidade de forza é o newton (N), nomeada así en recoñecemento a Isaac Newton polas súas achegas á mecánica clásica. O newton é a forza necesaria para proporcionar unha aceleración de 1 m/s2 a un obxecto de masa 1 kg. A súa unidade é kg. m / s2.
Como o peso é a forza que exerce a gravidade na superficie da Terra, o newton é tamén unha unidade de peso. Unha masa dun quilogramo ten un peso duns 9,81 N. En ocasións emprégase o kg como unidade de forza, pero é recomendable utilizar o newton.
Tipos de pancas
As pancas poden ser de 1ª, 2ª e 3ª clase. Isto faise segundo a situación do punto de apoio, da forza motora ou potencia, e da resistencia.
|
Pancas de primeira clase |
||
|
Nelas o punto de apoio está entre a resistencia e a forza motora. Cando o punto de apoio está na metade, a lonxitude entre o punto medio e F (forza motriz) é igual á lonxitude entre o punto medio e R (resistencia), polo que para que se manteña en equilibrio as forzas deben de ser iguais. Cando o punto de apoio está descentrado (como na figura seguinte), dáse o caso en que se necesita unha forza menor para poder equilibrar a balanza, con isto a vantaxe mecánica é o aforro de forza (contrapeso). |
||
 |
 |
Un exemplo de panca de primeira clase pódese ver na cabeza, onde o seu peso é contrarrestado pola acción da musculatura da caluga, tomando a columna vertebral como punto de apoio. |
|
Pancas de segunda clase |
||
|
Neste tipo de pancas o punto de apoio está nun extremo dela, a forza motora (F) no outro extremo e a resistencia (R) nalgún punto intermedio. O brazo de resistencia sempre é menor que o de potencia, polo que o esforzo sempre será menor que a carga.. |
||
 |
 |
Un exemplo témolo cando camiñamos, xa que o noso pé apoia nos dedos ao camiñar. A forza motora faina o músculo da mazá da perna e a resistencia é o peso do corpo. |
|
Pancas de terceira clase |
||
|
Neste tipo de pancas a forza motora (F) encóntrase localizada entre o fulcro e a resistencia (R). O brazo de resistencia sempre e maior que o de potencia, polo que o esforzo sempre será maior que a carga. |
||
 |
 |
Un exemplo témolo cando levantamos un obxecto co antebrazo. A forza motora faina o músculo do brazo que está entre o cóbado e o obxecto que levantamos. |
Plano inclinado
Unha pendente ou plano inclinado é a liña que une dous puntos a diferentes alturas, formando un ángulo coa horizontal.
|
Plano inclinado |
|
|
A forza necesaria para levantar un obxecto ao longo dun plano inclinado é menor que o peso do obxecto, sen embargo deberá ser movido ao longo dunha distancia maior para lograr a mesma elevación. |
|
 |
Se consideramos desprezable o rozamento, o movemento nun plano inclinado vén dado por: forza motriz x lonxitude = peso x altura |
Cuña
|
Cuña |
|
|
A cuña actúa como unha dobre pendente onde, en lugar de mover o obxecto polo plano inclinado, fórzaa a atravesar o devandito obxecto. A forza motriz (F) empuxa a cuña, convertendo esta forza nunha maior ao empurrar por ambas as dúas pendentes (lados) abrindo o corpo. A resistencia (R) ofrécea o obxecto que se abre. |
|
 |
Un machado funciona por este principio, que pode enunciarse así: forza motriz x lado da cuña = resistencia do obxecto ao avance x desprazamento da cuña |
Parafuso
|
Parafuso |
|
|
O parafuso pode considerarse outra variante do plano inclinado onde a pendente se enrosca en torno a un cilindro central. Cando un parafuso penetra nun obxecto, ten que xirar moitas veces para avanzar un pouco, pero penetra con máis forza que a que se utilizou para o xirar. Así, a forza motriz (F) aplícase na súa cabeza para que xire, e é a resistencia (R) o que se vence coa punta do parafuso. |
|
 |
A lei do parafuso enúnciase como segue: forza motriz x radio da cabeza do parafuso = resistencia x paso de rosca x |
Actividade resolta
Dada unha panca de 4 m de longo na que hai unha carga de 20 kg a 2,7 m do eixe, cal é o valor da forza motora se esta se acha a 1,3 m do eixe?. Considérase o peso da barra desprezable. [Datos: b = 2,7 m / R = 200 N / a = 1,3 m / F = ]
|
Solución |
20 kg . 9,81 = 196,2 N
|
S3. Unha carreta de masa desprezable mide 1 m de longo e está a cargar uns libros cuxa masa é de 20 kg. Cal é a distancia que hai entre o punto de apoio e a carga, se a forza aplicada sobre o estudante é de 100 N?
S4. Clasifique os seguintes obxectos en pancas de primeira, de segunda e de terceira clase. Sitúe en cada un F, R e o fulcro.
S5. Deséxase subir un obxecto de 3000 N de peso ata unha altura de 1 metro sobre o chan. Deseñe un plano inclinado de maneira que non se teña que aplicar para movelo unha forza superior a 500N.
S6. Dous nenos sentan nun balancín. Un pesa tres veces máis que o outro. Onde se debe de colocar o que pesa menos para que ambos poidan balancearse?
S7. Un cortaúñas é unha enxeñosa ferramenta que resulta de combinar dous tipos de pancas. Identifique a súa clase, márqueas no debuxo e sitúe en cada panca F, R e o fulcro.
