Torques Y Poleas

Módulo física
“máquinas simples”



Introducción:

Está área de la ciencia es importante para poder relacionar varios conceptos de la vida, con la física y poder comprender el porqué de las cosas. Podemos nombrar a un gran científico de la antigua Grecia, quien logró explicar el funcionamiento de las palancas, este fue Arquímedes, quién ilustró su teoría con una frase muyfamosa: “Dadme un punto de apoyo y moveré el mundo”.

En nuestro diario vivir son muchas las veces que estamos haciendo palanca, desde mover un dedo, un brazo o un pie, hasta jugar en el balancín, todo esto involucra el hacer palanca de una u otra forma y el uso de ella siempre involucra un movimiento rotatorio.
Definimos palanca como una barra rígida apoyada en un punto sobre la cual se aplicauna fuerza pequeña para obtener una gran fuerza en el otro extremo; la fuerza pequeña se denomina "potencia" (p) y la gran fuerza, "resistencia" (R), al eje de rotación sobre el cual gira la palanca se llama "punto de apoyo" o "fulcro" (A), a través de esto podemos considerar tres tipos de palancas, que veremos más adelante.

Desde el punto de vista matemático existe una ley que sostiene estádescripción, nos referimos a la ley de palancas, la cual se escribe así:
F1 • b1 = F2 • b2.
Está ley se sostiene un concepto mucho más amplio, el concepto de “torque”.
Como se dijo anteriormente, cada vez que se realiza o se intenta realizar un movimiento rotario se realiza lo que se denomina torque.

Pero… ¿Qué es torque? Es la medida cuantitativa de la tendencia de una fuerza para causar oalterar la rotación de un cuerpo respecto de un eje de giro. Este giro del cuerpo se facilita cuando la fuerza aplicada es grande y/o cuando aumenta la distancia del punto de aplicación de la fuerza respecto del eje de rotación. Un ejemplo, es abrir una puerta, y su eje de rotación serían las bisagras.

El torque es la contraparte rotacional de la fuerza. La fuerza tiende a cambiar el movimientode las cosas, el torque tiende a torcer, o cambiar, el estado de rotación de las cosas. El torque es una magnitud vectorial que depende de la fuerza “f” aplicada, la distancia entre el punto de aplicación de la fuerza y el eje de giro, denominada brazo y del ángulo que se forma entre la fuerza aplicada y la superficie.
La magnitud del torque esta dada por: t = f • d, donde f es la fuerza y d ladistancia.

En el ser humano podemos relacionar todos estos conceptos con su anatomía, destacamos los codos, bíceps, antebrazo y articulación, los cuales uno o más, se analizaran en las siguientes páginas.

Objetivos
* Manejar mediantes varios modelos, el sistema de palancas en el cuerpo humano.
* Verificar el equilibrio estático en un cuerpo rígido.
* Realizar cálculosmatemáticos correspondientes a cada experimentación
* analizar los conceptos de torque, palancas, equilibrio estático, vector y cuerpo rígido.
* Montar un modelo mecánico

Experiencia N°1
Materiales:
* Regla de metal (barra de masa homogénea
* Argollas de metal
* Balanza granataria
* Tornillos
* Clip
* Clavo
Montaje:

Procedimiento:

En una de las barrasverticales procedimos a colocar nuestra regla de forma horizontal y la fijamos con un clavo que atravesamos en el orificio de en medio de esta, luego procedimos a colocar distintos pesos con los tornillos que contenían las argollas y clips a distintas distancias del eje de rotación, con el fin de mantener el equilibrio según las distancias y pesos que fuimos cambiando.

Formula para la predicción de ladistancia para encontrar el equilibrio estático:

Ta=Tb↔Ma×da×senθ=Mb×db×senθ
Siendo:
T = torque
M = masa
D = distancia
θ = Angulo de inclinación de la fuerza con respecto al eje

En primera instancia masamos un tornillos con un par de argollas, estas masaron 27,34 gr que colocamos a 30 cm del centro de gravedad, luego masamos otro tornillo con argollas y estos masaron 31,56. Para...