La palanca es una máquina simple compuesta por una barra rígida situada sobre un punto de apoyo denominado fulcro. En el funcionamiento de la palanca intervienen tres fuerzas:

  • Potencia, P. Se trata de una fuerza que aplicamos voluntariamente en una parte de la barra con el fin de vencer a otra fuerza denominada Resistencia. Su distancia con respecto al punto de apoyo sobre el fulcro se denomina brazo de potencia, Bp.
  • Resistencia, R. Se trata de una fuerza ejercida sobre la palanca por un cuerpo que generalmente tratamos de mover o deformar mediante la Potencia. Su distancia con respecto al punto de apoyo sobre el fulcro se denomina brazo de resistencia, Br.
  • Reacción Normal, N. Es la fuerza ejercida por el fulcro sobre la barra. Si consideramos que la barra no tiene masa, N se obtiene como la suma de las fuerzas P y R. 
Palanca en la que se muestra el fulcro, los puntos de aplicación de las fuerzas de potencia y resistencia, así como los brazos de potencia y de resistencia.

Palanca

En la figura se muestra un tipo específico de palanca en equilibrio. Está conformada por una barra apoyada sobre un fulcro (triángulo) que le permite rotar sobre él. Observa que aplicando una potencia relativamente pequeña P en un extremo podemos igualar la resistencia R (cuyo valor es mayor que P y que en este caso coincide con el peso de una caja) dejando la máquina en reposo. Si aumentáramos el valor de P provocaríamos que la caja se levantara con relativo poco esfuerzo.

Ley de la Palanca

Cualquier palanca se encontrará en equilibrio de traslación cuando se cumpla que la fuerza resultante de todas las fuerzas que actúan sobre la barra sea nula:

P+R+N=0

Adicionalmente, la palanca se encontrará en equilibrio de rotación cuando se cumpla que el momento resultante sea nulo. Si consideramos el origen de coordenadas en el fulcro, el momento resultante en ese punto será nulo. Teniendo en cuenta la definición de momento:

-P·Bp+R·Br+N·0 = 0 P·Bp=R·Br

Esta última expresión recibe el nombre de ley de la palanca.

La ley de la palanca establece que en cualquier palanca se cumple que el producto de la potencia P por la distancia de su brazo Bp es equivalente al producto de la resistencia Rp por la longitud de su brazo.

P·Bp=R·Br

Clases de Palancas

Podemos distinguir tres tipos de palancas dependiendo del punto sobre el que se apliquen P y R: las palancas de primer género, segundo género y tercer género.

Primer género

Palanca en la que se muestra el fulcro, los puntos de aplicación de las fuerzas de potencia y resistencia, así como los brazos de potencia y de resistencia.

Palanca de Primer Género

Este tipo de palancas poseen el fulcro situado entre los puntos sobre los que se aplican las fuerzas P y R. Un ejemplo claro de este tipo de palancas son las tijeras, las balanzas, los alicates o las tenazas.

Segundo género

Palanca en la que se muestra el fulcro, los puntos de aplicación de las fuerzas de potencia y resistencia, así como los brazos de potencia y de resistencia.

Palanca de Segundo Género

Este tipo de palancas poseen el punto de aplicación de R entre el fulcro y P. Ejemplos de este tipo de palancas son el cascanueces, la carretilla o el abre botellas.

Tercer género

Palanca en la que se muestra el fulcro, los puntos de aplicación de las fuerzas de potencia y resistencia, así como los brazos de potencia y de resistencia.

Palanca de Tercer Género

El punto de aplicación de P se encuentra entre el fulcro y R. Ejemplos claros de este tipo de palancas son las pinzas o la caña de pescar.

Ficha de ejercicios resueltos

Aquí puedes poner a prueba lo que has aprendido en este apartado.

Palanca para levantar una piedra

dificultad
Un hombre desea levantar una piedra de 150 kg utilizando una palanca de primer género que mide 5 metros. ¿Qué fuerza deberá realizar si el fulcro se encuentra a 150 cm de la piedra?.
(Datos adicionales. g = 9.8 m/s2)

Equilibrio en un balancín

dificultad
Dos niños A y B de 25 kg y 35 kg respectivamente se encuentran sentados sobre un balancín formado por una barra de madera de peso despreciable. Sabiendo que A se encuentra a 150 cm del eje de giro, ¿Donde deberá sentarse B para que el balancín quede en equilibrio?. (Datos adicionales. g = 9.8 m/s2):

Fuerza necesaria para levantar una carretilla

dificultad

¿Que fuerza debe aplicar el hombre de la figura para levantar la carretilla sabiendo que el saco pesa 35 kg? (Datos adicionales. g = 9.8 m/s2)

 

¿Hacia que lado se inclina la palanca?

dificultad

Indica hacia qué lado se moverá cada palanca, inicialmente en reposo, si cada cuadrado azul pesa m kg y cada segmento mide l m. (Datos: g = 10 m/s2)

 

Ficha de fórmulas

Aquí tienes un completo formulario del apartado Palancas. Entendiendo cada fórmula serás capaz de resolver cualquier problema que se te plantee en este nivel.

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Ley de la Palanca

P·Bp=R·Br

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