La palanca compuesta es una máquina simple que funciona bajo la premisa de que la resistencia de una palanca en un sistema de palancas actúa como esfuerzo para la siguiente y, por lo tanto, la fuerza aplicada se transfiere de una palanca a la siguiente. Casi todas las básculas utilizan algún tipo de palanca compuesta para funcionar. Otros ejemplos incluyen cortaúñas y teclas de piano .
Un brazo de palanca utiliza el punto de apoyo para levantar la carga utilizando e intensificando una fuerza aplicada . En la práctica, las condiciones pueden impedir el uso de una sola palanca para lograr el resultado deseado, [1] por ejemplo, un espacio restringido, la ubicación inconveniente del punto de entrega de la fuerza resultante o la longitud prohibitiva del brazo de palanca necesario. En estas condiciones se utilizan combinaciones de palancas simples, llamadas palancas compuestas. Las palancas compuestas se pueden construir a partir de palancas de primer, segundo y/o tercer orden. En todos los tipos de palanca compuesta, la regla es que la fuerza multiplicada por el brazo de fuerza es igual al peso multiplicado por el brazo de peso. La salida de una palanca se convierte en la entrada de la siguiente palanca del sistema, por lo que se magnifica la ventaja.
La figura de la izquierda ilustra una palanca compuesta formada por dos palancas de primera clase, junto con una breve derivación de cómo calcular la ventaja mecánica. Con las dimensiones mostradas, la ventaja mecánica, W/F se puede calcular como10/3×9/4= 7,5, lo que significa que una fuerza aplicada de 1 libra (o 1 kg) podría levantar un peso de 7,5 libras (o 7,5 kg).
Alternativamente, si la posición del punto de apoyo en la palanca AA' se moviera de modo que A1 = 4 unidades y A2 = 9 unidades, entonces la ventaja mecánica W/F se calcula como4/9×9/4= 1, lo que significa que una fuerza aplicada levantará un peso equivalente y no hay ventaja mecánica. Este no suele ser el objetivo de un sistema de palanca compuesto, aunque en raras situaciones la geometría puede adaptarse a un propósito específico.
Las distancias utilizadas en el cálculo de la ventaja mecánica se miden perpendicularmente a la fuerza. En el ejemplo de un cortaúñas de la derecha (una palanca compuesta hecha de una palanca de clase 2 y una de clase 3), debido a que el esfuerzo se aplica verticalmente (es decir, no perpendicular a la palanca), se miden las distancias a los respectivos puntos de apoyo. horizontalmente, en lugar de a lo largo de la palanca. En este ejemplo, W/F es7 + 1/1×6/6 + 2= 6. Tenga en cuenta que (7 + 1) cm = 8 cm es la distancia desde el punto de aplicación del esfuerzo hasta el punto de apoyo de la primera palanca, perpendicular al esfuerzo aplicado.
Algunos ejemplos de palanca compuesta son la báscula, los frenos del tren y un tipo común de cortaúñas . Otro ejemplo es la prensa de codo, que se utiliza para imprimir, moldear o cargar balas manualmente, acuñar monedas y medallas y perforar agujeros. Las balanzas compuestas se utilizan para pesar objetos pesados. Todos estos utilizan múltiples palancas para magnificar la fuerza y lograr un propósito específico. El freno del tren traduce la fuerza de empujar la palanca hacia las palancas y éstas rozan las ruedas, utilizando la fricción para frenar y eventualmente detener el tren. Estas son aplicaciones cotidianas de este mecanismo.
Una tecla de piano es una palanca compuesta de primera clase, ya que el punto de apoyo se encuentra entre el peso a mover y la potencia. El objetivo de esta palanca es traducir un pequeño movimiento (presión de la tecla) en un movimiento mayor y rápido del martillo sobre las cuerdas. La calidad del tono resultante depende de si la velocidad final se logra mediante un movimiento gradual o repentino de la tecla. [2]
El martillo , el yunque y el estribo son pequeños huesos (huesecillos) del oído medio , conectados como palancas compuestas, que transfieren ondas sonoras desde el tímpano a la ventana oval de la cóclea .
Los primeros escritos que quedan sobre las palancas datan del siglo III a. C. y fueron proporcionados por Arquímedes . " Dadme un lugar donde pararme y moveré la tierra con una palanca " es una observación atribuida a Arquímedes, quien enunció formalmente el correcto principio matemático de las palancas (citado por Pappus de Alejandría). [3]
Uno de los primeros ejemplos de palanca compuesta es el mecanismo de gatillo de ballesta de la dinastía Han (202 a. C. - 220 d. C.) que presentaba una palanca compuesta triple. Dicho mecanismo se colocó dentro de la propia culata de la ballesta. [4] La idea de la palanca compuesta se atribuye al inventor de Birmingham John Wyatt en 1743, [5] cuando diseñó una báscula que utilizaba cuatro palancas compuestas para transferir una carga desde una plataforma de pesaje a una palanca central desde la cual se tomaba el peso. podría medirse. [6]
Luego, en 1743, John Wyatt (1700-1766) introdujo la idea de la palanca compuesta, en la que dos o más palancas trabajan juntas para reducir aún más el esfuerzo.