En este artículo se explica qué son las palancas de primer grado y cuáles son sus partes. Asimismo, encontrarás la fórmula de las palancas de primer grado y un ejemplo resuelto paso a paso de este tipo de problemas.
Índice
¿Qué es una palanca de primer grado?
La palanca de primer grado, también llamada palanca de primer género, es una máquina simple formada por una barra rígida que gira alrededor de un punto de apoyo y tiene un peso en cada extremo de la barra.
Así pues, la principal característica de las palancas de primer grado es que tienen el punto de apoyo (fulcro) entre los dos pesos.
Por ejemplo, el balancín, las tijeras, las tenazas o los alicates son palancas de primer grado. Incluso el cuerpo humano puede llegar a hacer de palanca de primer grado cuando intentemos levantar un peso.
Ten en cuenta que los dos cuerpos ejercerán una fuerza vertical hacia abajo sobre la palanca debido a la gravedad. De modo que debe determinarse el punto donde se debe colocar el punto de apoyo para que la palanca de primer grado esté en equilibrio y no gire hacia un lado, más abajo veremos cómo se hace.
Partes de una palanca de primer grado
Una vez ya sabemos la definición de palanca de primer grado, vamos a ver cuáles son las partes de este tipo de máquina simple:
- Fulcro o punto de apoyo (F): es la parte de la palanca de primer grado sobre la que se apoya la barra rígida. Por lo tanto, soporta todo el peso de la barra más los cuerpos encima de ella.
- Esfuerzo o potencia (P): es la fuerza que se aplica a la palanca para contrarrestar la carga situada en el otro lado.
- Carga o resistencia (R): es la fuerza que se debe vencer.
- Brazo de potencia (BP): es la distancia entre la potencia y el fulcro.
- Brazo de resistencia (BR): es la distancia entre la resistencia y el fulcro.
Fórmula de la palanca de primer grado
Para que una palanca de primer grado esté en equilibrio, se debe cumplir la ecuación de que la potencia por el brazo de la potencia sea igual a la resistencia por el brazo de la resistencia.
Por lo tanto, la fórmula de una palanca de primer grado es la siguiente:
Donde:
es la potencia (o esfuerzo).
es el brazo de la potencia.
es la resistencia (o carga).
es el brazo de la resistencia.
Tipos de palancas de primer grado
Las palancas de primer grado se pueden clasificar en tres tipos diferentes:
- Palanca de primer grado con fulcro centrado: el punto de apoyo está justo en medio de la barra, es decir, la distancia del fulcro a la potencia es la misma que la distancia del fulcro a la resistencia.
- Palanca de primer grado con fulcro cercano a la resistencia: el punto de apoyo está más cerca de la resistencia que de la potencia. De manera que el brazo de la potencia es más largo que el brazo de la resistencia y, en consecuencia, la potencia es más pequeña que la resistencia.
- Palanca de primer grado con fulcro cercano a la potencia: el punto de apoyo está más cerca de la potencia que de la resistencia. Así pues, el brazo de la resistencia es más largo que el brazo de la potencia y, por tanto, la potencia es más grande que la resistencia.
Ejercicio resuelto de la palanca de primer grado
Colocamos un cuerpo de 50 kg a un lado de una palanca de primer grado que consiste en una barra rígida de 300 cm. Si la distancia de la carga al punto de apoyo es de 180 cm, ¿cuánto debe pesar el cuerpo que pondremos en el otro lado de la palanca para que esté en equilibrio?
En este problema solo conocemos la resistencia (50 kg) y el brazo de la resistencia (180 cm). No obstante, como conocemos cuánto mide la barra, podemos calcular el brazo de la potencia restando la longitud total de la barra menos la longitud del brazo de la resistencia:
Entonces, podemos determinar el valor de la potencia aplicando la fórmula de las palancas de primer grado:
Sustituimos los datos en la fórmula:
Y, finalmente, despejamos la incógnita de la ecuación:
