Calculadora de palanca y ventaja mecánica
Equilibrio de una palanca: la fuerza en el segundo brazo y la ventaja obtenida.
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Resuelve el equilibrio de dos momentos opuestos en una palanca ideal sin masa. d₁ y d₂ son distancias perpendiculares positivas del apoyo a las líneas de acción, no necesariamente longitudes de la barra. F₁ es la fuerza de entrada y F₂ la de salida; la ventaja geométrica d₁/d₂ puede ser mayor o menor que uno. El apoyo proporciona el equilibrio de fuerzas, pero su reacción no se calcula.
Cómo funciona
Fórmula y lógica
Con momentos opuestos, F₁d₁ = F₂d₂. Por tanto F₂ = F₁d₁/d₂ o d₂ = F₁d₁/F₂. Para fuerzas no nulas, la ventaja geométrica ideal F₂/F₁ = d₁/d₂. Si ambas fuerzas son cero, se muestra solo la relación de brazos, no 0/0.
Ejemplo
F₁ = 100 N, d₁ = 2 m y d₂ = 0,5 m dan F₂ = 400 N, momento 200 N·m y ventaja 4. A la inversa, 400 N dan d₂ = 0,5 m. F₁ = 0 con brazos positivos da F₂ = 0; no equilibra una F₂ no nula en un brazo positivo.
Campos y unidades
- Qué hallar — opción de la lista
- Fuerza en el primer brazo — N
- Primer brazo — m
- Segundo brazo — m
- Fuerza en el segundo brazo — N
Cómo se usa
- — Elige F₂ o d₂; no hace falta rellenar el campo calculado.
- — Introduce F₁ no negativa en N y un brazo perpendicular d₁ positivo en m.
- — Para F₂ usa d₂ > 0; para d₂ deben ser F₂ > 0 y F₁ > 0.
- — Comprueba que los momentos sean opuestos; se excluyen peso de la palanca, rozamiento del apoyo y otros momentos.
Método y limitaciones
- Método de cálculo
- Fórmula y lógica
- Fuente de datos o norma
- OpenStax: equilibrio de fuerzas y momentos opuestos OpenStax: brazo hasta la línea de acción
- Limitación
- Palanca ideal sin masa con dos momentos opuestos y brazos positivos; no calcula rozamiento, reacción del apoyo, resistencia ni otras cargas.
FAQ
¿En qué se diferencia el equilibrio de palanca del momento de una fuerza?
Un momento corresponde a una fuerza y su brazo. Aquí se igualan dos módulos de momentos opuestos; el apoyo también debe proporcionar equilibrio de fuerzas.
¿Una palanca crea energía?
Una palanca ideal sin pérdidas intercambia fuerza y desplazamiento: mayor fuerza de salida conlleva menor desplazamiento. Rozamiento y deformación reducen el trabajo transmitido.
¿Cómo se miden los brazos de la palanca?
Perpendicularmente desde el apoyo a cada línea de acción. Con una fuerza inclinada el brazo es menor que la distancia al punto de aplicación; no vuelvas a multiplicar un brazo perpendicular conocido por el seno.
¿Y si las dos fuerzas están del mismo lado del apoyo?
Pueden equilibrarse si sus sentidos generan momentos opuestos, como en una palanca de segundo género. Estar del mismo lado no fija por sí solo el signo del momento.
¿Se incluyen el peso de la palanca y los casos de fuerza cero?
El peso queda excluido; su momento y otras fuerzas necesitan el esquema completo de equilibrio. F₁ = 0 con F₂ > 0 daría brazo cero en el modo inverso, fuera del modelo de brazos positivos.