Definición de Palanca

La palanca es una máquina simple que facilita la tarea de mover y trasladar objetos, gracias a que reduce la fuerza necesaria para realizar el trabajo. En su versión más elemental, consiste en una barra rígida apoyada en un punto de apoyo llamado “fulcro”, lo cual le permite subir y bajar.

En la figura de abajo se muestra una palanca con el punto de apoyo ubicado entre sus extremos. Cuando se aplica una fuerza P sobre un extremo de la palanca, empujándola hacia abajo, el otro extremo se levanta, pudiendo elevar un peso mucho mayor que la fuerza aplicada. Por lo tanto, la palanca amplifica la fuerza sobre la carga y además, cambia su dirección hacia arriba (P’), elevándolo.

El mecanismo de la palanca se conoce desde la antigüedad, siendo Arquímedes de Siracusa (siglo III a.C.) el primero en estudiar y describir sus propiedades. La frase “dadme un punto de apoyo y moveré al mundo”, se atribuye a este brillante sabio griego.

Componentes de la palanca

• Fuerza aplicada P, llamada en ocasiones potencia, aunque en física, la potencia es el trabajo hecho por unidad de tiempo, y no la fuerza directamente. En todo caso, es la fuerza que se requiere para vencer la resistencia.

• Resistencia R, se refiere al peso del cuerpo que se quiere elevar.

• Fulcro o punto de apoyo de la palanca.

• BP, es el brazo de potencia, equivalente a la distancia entre el punto de aplicación de P y el fulcro.

• BR o brazo de resistencia, es la distancia entre el fulcro y el punto de aplicación de la resistencia a vencer.

La ley-fórmula de la palanca

La actuación de la palanca se describe a través de la siguiente ley, que muestra una proporción inversa en la potencia y su brazo, y entre la resistencia y su brazo:

Potencia × Brazo de resistencia = Resistencia × Brazo de potencia

P ⋅ BR = R ⋅ BP

La fórmula cobra sentido cuando se piensa que, para levantar un peso grande, es mejor aplicar la fuerza a una mayor distancia del fulcro, o que es más fácil partir una nuez con el cascanueces, si la nuez se coloca lejos de los extremos, donde se aplica la fuerza. Así que, ajustando convenientemente los valores de BR y BP, se puede equilibrar una roca de 100 kg en un extremo con una de 5 kg en el otro.

Clasificación de las palancas

La palanca facilita una multitud de tareas: en muchas ocasiones, el efecto que se busca es multiplicar la fuerza aplicada, como en el caso de la llave de cruz para aflojar las tuercas de los neumáticos.

Pero, si la tarea es delicada, se puede disminuir la magnitud de la resistencia, modificando la palanca para que la potencia sea mayor.

La palanca mostrada al comienzo es la más básica y actúa como multiplicadora e inversora de la fuerza, pero al modificar la posición del fulcro, en relación a los puntos de aplicación de la potencia y de la resistencia, los resultados varían. Por ello las palancas se clasifican según su género, clase o grado en:

• Primer género, en las cuales el punto de apoyo o fulcro se sitúa entre la fuerza aplicada y la resistencia. Esta palanca multiplica e invierte la fuerza aplicada.

• Segundo género, la resistencia está entre el punto de aplicación de la fuerza y el fulcro, de modo que BP > BR.

• Tercer género, la fuerza aplicada queda en medio de la resistencia y el punto de apoyo, de esta manera el brazo de resistencia siempre es mayor al brazo de potencia: BR > BP.

Ejemplos de palancas

En el hogar y el taller se pueden identificar multitud de palancas, con diseños que parten de la palanca elemental. Hay palancas para todas las necesidades, pues aparte de servir para levantar grandes cargas, también se las utiliza para cortar, trocear, pesar, colgar e incluso como diversión para los niños.

El cuerpo humano, así como el de los animales, posee un complejo sistema de palancas conformado por huesos, músculos y tendones, que le permite articular toda clase de movimientos. Al estudio de este sistema se le denomina biomecánica.

Ejemplos de palancas de primer género

Entre las palancas más conocidas de primer género están la clásica balanza de dos platillos, las tijeras, las pinzas para colgar la ropa, el calzador de zapatos y el balancín o sube y baja.

En el caso de la balanza de dos platillos y el balancín infantil, el fulcro está a la misma distancia que la potencia y la resistencia, por lo tanto, BP = BR.

Ejemplos de palancas de segundo género

En la carretilla o carrucha, el punto de apoyo está en el eje de las ruedas y la fuerza se aplica en el manubrio, situado al otro extremo. Entre ambos se pone la carga en la bandeja de la carrucha, pudiendo trasladar un peso grande mediante una fuerza aplicada más pequeña. En este caso, el desplazamiento de la carga y la fuerza aplicada tienen la misma dirección.

Otras palancas de segundo género son: el cascanueces, el cortaúñas, el prensador de ajos, el exprimidor de limones y el destapador de botellas.

Ejemplos de palancas de tercer género

Este grupo incluye las pinzas para depilar, la caña de pescar, las pinzas de servir alimentos y sacar hielo y el sacagrapas. En los seres humanos, las manos y los dedos se articulan para conformar palancas de tercer grado.

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Autora

Escrito por F. Zapata para la Edición #103 de Definición MX , en 08/2021. Lic. en Física por la UCV, con especialización en Física Experimental

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