Laboratorio de Física – La ley de la Palanca
Cristian Andrés López Cárdenas y David Santiago Flórez Torres
Universidad Internacional del Trópico Americano
Física Mecánica
Jhon Edward Fonseca Niño
15 de noviembre de 2022
Tabla de contenido.
La ley de la palanca ...................................................................................................................................... 4
I.
Introducción .............................................................................................................................................. 4
II. Marco Teórico ........................................................................................................................................... 4
III.
Montaje Experimental ........................................................................................................................... 5
A. Procedimientos. ..................................................................................................................................... 5
IV.
Resultados ............................................................................................................................................. 6
V. Análisis de Resultados. ............................................................................................................................. 6
VI.
Conclusiones ......................................................................................................................................... 7
VII.
Referencias ............................................................................................................................................ 7
La ley de la palanca
Cristian Andrés López Cárdenas, David Santiago Flórez Torres
Cristianlopezc.es@unitropico.edu.co, davidflorez.es@unitropico.edu.co
Resumen: La ley de la palanca es un fenómeno
muy interesante en la física. Su función principal
es transmitir fuerza y desplazamiento. Está
compuesta por una barra rígida que puede girar
libremente alrededor de un punto de apoyo. Para
este laboratorio se utilizó un simulador didáctico
de física digital en el cual se realizó un sistema de
palancas. Se aplicaron diversas ecuaciones con el
propósito de hallar una masa desconocida en el
sistema.
I.
Introducción
La física se encarga de explicar todo lo que
funciona en el universo, a lo largo de la historia
han existido muchos científicos que han publicado
teorías que hoy en día funcionan como
herramientas adecuadas para explicar el
funcionamiento de los cuerpos en el universo.
Arquímedes, un reconocido matemático del
pasado publicó la ley de la palanca. Un sistema de
palancas a simple vista aparenta ser algo simple,
pero en el pasado era un mecanismo complicado
que exigía ser estudiado. En los estudios de
Arquímedes se llegó a la conclusión de que una
palanca es un mecanismo simple para transmitir
fuerza y cambiar la posición de un cuerpo.
Dejando de lado a Arquímedes, la utilización de la
palanca no es algo reciente, el hombre prehistórico
usaba este mecanismo como ayuda para levantar
pesadas.
Como se mencionó antes la utilización de
palancas se remonta a la época prehistórica. No
obstante, si comparamos las palancas modernas
con las palancas que se usaban en el pasado no
habrá mayor diferencia, esto debido a que el
principio se mantienen la actualidad. Una palanca
está compuesta de un punto de apoyo, y dos masas
a los lados.
II.
Marco Teórico
Un mecanismo de palanca está compuesto por
un punto de apoyo o torque. Podríamos definir el
torque como el momento de fuerza o momento
dinámico. El torque se considera como una
magnitud vectorial. Para decirlo de otra manera, es
la cantidad de fuerza aplicada a una rueda para
hacer que un objeto gire. Este momento de energía
se mide en newtons/metro [1].
El equilibrio es el estado de un cuerpo cuando la
suma de todas sus fuerzas y momentos que actúan
sobre él se contrarrestan, se dice que un cuerpo está
en equilibrio cuando a pesar de no tener base de
sustentación se mantiene en pie sin caerse [2]. Un
sistema de palanca está en equilibrio si y solo si los
dos cuerpos que cuelgan a su alrededor poseen el
mismo peso, la misma masa y las mismas
propiedades físicas.
La ley de la palanca está definida mediante la
siguiente ecuación:
𝑃 × 𝐵𝑃 = 𝑅 × 𝐵𝑟
En donde:
•
•
•
•
P es igual a potencia
𝐵 𝑃 es brazo de potencia
𝑅 es igual a resistencia
𝐵 𝑟 es brazo de resistencia.
Esta operación matemática se puede entender de
1. Ingrese al simulador y elija la opción de
laboratorio de equilibro
2. Obtenga un balance para dos objetos con
masas conocidas según las indicaciones
dadas en clase y socialice los datos con
su profesor.
Sistema de palanca
Tabla de valores del sistema de palanca.
una mejor manera si se ponen ejemplos de la vida
cotidiana.
1. La fuerza necesaria para hacer girar a
una puerta (potencia) es menor cuanto
más lejos de las bisagras (brazo de
potencia)
3. Active la opción reglas y luego registre
los valores de las distancias a las que se
encuentran las fuerzas desde el punto de
apoyo y el valor de los pesos de las
masas conocidas. Recuerde que el peso
es una fuerza y se define como Peso =
mg
2. Es más fácil cortar un alambre (potencia)
con unos alicates de corte, cuando más
cerca lo coloquemos (brazo de
resistencia) y cuanto más lejos de él
apliquemos la fuerza (brazo de potencia)
3. Es más fácil aflojar los tornillos de una
cama (potencia) cuando más larga sea el
destornillador empleado (brazo de
potencia)
Las palancas están actuando constantemente en
nuestro entorno sin que nos demos cuenta, por eso
resulta importante realizar experimentos que
pongan las pongan en manifiesto.
III.
4. Seleccione uno o varios objetos
misteriosos asignados por su profesor.
5. Simule una situación en las que obtenga
una condición de equilibrio, pero
ubicando otras masas en distintos
lugares.
6. Registre los datos obtenidos.
Montaje Experimental
Para la realización de este laboratorio se
emplearon los siguientes materiales:
•
•
•
Computador con acceso a internet
Cronometro
Simulador de Física
Imagen del sistema de palancas con las masas
misteriosas
A. Procedimientos.
A continuación, se enumerarán uno a uno los
pasos realizados por el estudiante para realizar el
laboratorio:
Tabla de valores del sistema de palancas con masas
misteriosa
La siguiente tabla ilustrará los datos de un
balance perfecto utilizado solamente la caja
misteriosa y masa al otro lado de la balanza
Con esto en mente se puede confirmar que la
caja misteriosa “B” tiene una masa de 5kg y un
peso de 49,05N
3. Realice los pasos 1 y 2 con los objetos
dados por su profesor.
IV.
Resultados
A continuación, se enumerarán uno a uno los
pasos que el estudiante realizó para lograr
encontrar las masas de los objetos misteriosos [3].
Tabla de valores con los objetos datos por el profesor.
1. Con los datos obtenidos en el primer
balance con masas conocidas, confirme
matemáticamente el equilibro logrado
aplicando una ley que dice que la
sumatoria de torques tiene que ser igual
a 0.
Sumatoria de torques
V.
Tabla de valores del sistema de palanca
Análisis de Resultados.
1. ¿Cuál sería la diferencia al realizar el
experimento en un entorno real?
Al hacer dicho experimento en un entorno
real entrarían varios factores determinantes
para que este se realice de la manera correcta
y matemáticamente exacta, tales como:
•
El peso de la vara usada como palanca de
balance.
•
El viento ejercido a al
dificultando la toma de datos.
Sumatoria de torques.
2. Usando los datos registrados en caso del
equilibrio con el Objeto misterioso,
calcule el valor de la masa del objeto
misterioso usando el equilibrio de
torques.
Σ 𝑡 = 𝑅1(𝑚1𝑔) + 𝑅2(𝑚2𝑔) = 0
Σ 𝑡 = 𝑅1(𝑚1𝑔) = 𝑅2(𝑚2𝑔) = 0
𝑅2(𝑚2𝑔)
Σ 𝑡 = (𝑚1𝑔) =
=0
𝑅1
0.25 𝑚 (98,1 𝑁)
Σ 𝑡 = (𝑚1𝑔) =
=0
0.5 𝑚
49,05 𝑁
Σ 𝑡 = (𝑚1𝑔) = 49,05 𝑁 =
=5
9,81 𝑚⁄𝑠
entorno,
•
El peso de los objetos o personas
utilizadas, ya que dicha variable podría
no ser exacta.
2. ¿Cuál es la ventaja de usar un entorno
virtual para esta práctica?
Para nadie es un secreto que la informática ha
aumentado su popularidad en gran manera en los
últimos años. Muchas tareas que antes eran
realizadas por un humano ahora las realizan robots
guiados por una IA.
Al usar tecnología en nuestros experimentos se
garantiza una menor probabilidad de fallar, y a su
vez, una mayor posibilidad de obtener resultados
precisos. No solo en física sino en cualquier
ámbito, como en el diseño, el dibujo y las
matemáticas.
3. Si realizara el experimento en otro lugar,
como la Luna, sabiendo que se tiene
valor de la gravedad distinta, ¿Cuáles
valores de la práctica cambiarían?
Justifique su respuesta.
El valor que se vería más implicado en este
cambio sería el peso de las personas y/o objetos
utilizados, puesto que este multiplica su masa por
la gravedad y si su gravedad cambia también lo
hará su peso, de hecho, la fuerza de tracción del
núcleo sería diferente lo que provocaría que la
balanza ni funcione, ya que no hay fuerza de
tracción suficiente para ejercer fuerza sobre los
lados de la palanca.
VI.
Conclusiones
Con base en los datos obtenidos en la práctica se
puede concluir que la ley de la palanca es
indispensable a la hora de distribuir fuerzas y
trabajos, un ejemplo claro es el cuadro expuesto
del punto 1 de Resultados:
En donde se puede observer que en el lado
positivo (señalado de color amarillo) hay un mayor
peso que su contraparte negativa, siendo
determinante su posición para generar un
equilibrio. De ese modo se ve aplicada la ley de la
palanca en algo tan simple como este laboratorio,
así mismo esta ley tiene diversos usos como el
levantamiento de objetos pesados, usando poca
fuerza para levantar dichos objetos.
VII.
Referencias
[1] Hello Auto - Física Mecánica, «Hello
Auto,» [En línea]. Available:
https://helloauto.com/glosario/torque.
[Último acceso: 2 11 2022].
[2] Significados.com, «Significados.com,» [En
línea]. Available:
https://www.significados.com/equilibrio/.
[Último acceso: 11 Noviembre 2022].
[3] Vitual, «YouTube,» YouTube, 21 Febrero
2018. [En línea]. Available:
https://www.youtube.com/watch?v=SGyE_t
Rg1Wg&t=6s. [Último acceso: 12
Noviembre 2022].