Mecanismos y máquinas simples

Explica qué es una palanca y nombra sus tres elementos (punto de apoyo, potencia y resistencia) usando el ejemplo de un balancín de parque.

¿Para qué sirve una polea? Explica su utilidad y pon dos ejemplos de máquinas o instalaciones que la usen.

La figura muestra tres palancas distintas, con su fuerza F, su resistencia R y su punto de apoyo. Clasifica cada una según el tipo (género) de palanca y nombra un objeto cotidiano que funcione como cada una.

Clasifica estos objetos como palanca de primer, segundo o tercer género, razonando dónde está el apoyo en cada uno: unas tijeras, un cascanueces, unas pinzas de depilar y un balancín.

Una palanca tiene el punto de apoyo a $0,5\ \text{m}$ de la carga y a $1,5\ \text{m}$ del punto donde hacemos fuerza. Si la carga es de $60\ \text{N}$, aplica la ley de la palanca, $F \cdot b_F = R \cdot b_R$, para calcular la fuerza necesaria y razona si la palanca nos da ventaja.

Explica qué es un engranaje y para qué sirven sus dientes: ¿por qué no se usan simplemente dos ruedas lisas en contacto para transmitir el giro?

Nombra dos máquinas o instalaciones del hogar que usen poleas o correas (persiana, lavadora...) y explica qué movimiento transmiten en cada caso.

En un par de engranajes, la rueda motriz tiene 20 dientes y la rueda conducida, 40. Si la motriz gira a $60\ \text{rpm}$, calcula a qué velocidad gira la conducida y razona si el conjunto multiplica fuerza o velocidad.

Explica, usando la idea de relación de transmisión, por qué en una bicicleta interesa un plato grande y un piñón pequeño para ir rápido en llano, y la combinación contraria para subir una pendiente.

Con una barra de $2\ \text{m}$ quieres levantar una carga de $100\ \text{N}$ colocando el punto de apoyo a $0,5\ \text{m}$ de la carga. Calcula la fuerza necesaria aplicando la ley de la palanca, $F \cdot b_F = R \cdot b_R$, e indica qué brazo de fuerza te queda.

Un brazo de robot debe levantar una pieza pesada con un motor pequeño y poco potente. Razona qué mecanismos (palanca larga, reductora de engranajes, poleas) podrían ayudarle y qué se sacrifica a cambio en cada caso.

Un torno enrolla una cuerda para subir un cubo: el cilindro tiene un radio de $10\ \text{cm}$ y la manivela describe un radio de $40\ \text{cm}$. Calcula qué fuerza hay que aplicar en la manivela para subir una carga de $80\ \text{N}$, razonando el equilibrio de momentos como en una palanca.

La figura muestra dos engranajes en contacto: el motriz tiene 12 dientes y gira a $90\ \text{rpm}$ en el sentido indicado. Calcula a qué velocidad gira el conducido de 36 dientes y razona en qué sentido gira.

Analiza una carretilla de jardín como si fuera una palanca: sitúa el punto de apoyo, la potencia y la resistencia, clasifícala y explica por qué permite mover cargas que a pulso no levantarías.

Hay que subir una caja de $40\ \text{kg}$ a un altillo de $2\ \text{m}$. Diseña un sistema con poleas o con una palanca para hacerlo con menos esfuerzo: describe el montaje y estima la fuerza necesaria, justificando los cálculos (toma $g = 10\ \text{N/kg}$).