El Plano Inclinado

El plano inclinado es una de las denominadas "máquinas simples" de las que se derivan máquinas mucho mas complejas. Empujando un objeto sobre una superficie inclinada hacia arriba, uno puede mover el objeto hasta una altura h con una fuerza menor que el peso del objeto. Si no hubiera fricción, entonces la ventaja mecánica puede determinarse exactamente estableciendo el trabajo de entrada (empujar el objeto hacia arriba del plano inclinado) igual al trabajo de salida (elevar un objeto a una altura h).

La fuerza de resistencia es F_r =mg. Para superar la fuerza de resistencia y elevar el objeto a una altura h, realizamos un trabajo sobre el objeto. O lo que es lo mismo, le proporcionamos la energía potencial gravitacional mgh. En el caso ideal sin fricción, ejerciendo F_e para empujar el objeto arriba del plano inclinado, hacemos el mismo trabajo. De modo que igualando los trabajos F_eL = F_rh, llegamos a la ventaja de la máquina ideal F_r/F_e = L/h mostrada en la ilustración.

Otra forma para el plano inclinado es justo calcular la cantidad de fuerza F_e que se requiere para empujar hacia arriba el objeto por un plano inclinado sin fricción. Si las fuerzas se resuelven como en el problema del plano inclinado, estandar, encuentras que la fuerza requerida es F_e=mgsinθ = mgh/L = F_r (h/L) .

La Cuña

La cuña es una de las denominadas "máquinas simples" de las que se derivan máquinas mucho mas complejas. La cuña expresa los mismos principios que los del plano inclinado en el sentido de que una fuerza mas pequeña trabajando sobre una distancia mas grande puede producir una fuerza mayor actuando sobre una distancia mas pequeña. Como un doble plano inclinado que es, su ventaja mecánica ideal es la proporción de la profundidad de penetración L respecto a la cantidad de separación alcanzada t. Note que la fuerza de entrada para un plano inclinado simple trabaja sobre la pendiente del plano, es decir; sobre la hipotenusa del triángulo. En la cuña, la fuerza de trabajo empuja la cuña hacia el interior y el producto de esa fuerza multiplicado por la profundidad de penetración, constituye el trabajo de entrada en la máquina.

En este caso la ventaja mecánica ideal tiene poco significado, puesto que en la práctica, normalmente hay una gran cantidad de fricción. No obstante, la cuña tiene una gran utilidad. Una cuña delgada de acero puede crear enormes fuerzas para el levantamiento o la separación cuando se usa en una grieta o hendidura.

El Tornillo

El tornillo es uno de las denominadas "máquinas simples" de las que se derivan máquinas mucho mas complejas. Un tornillo es esencialmente un plano inclinado largo, enrrollado alrededor de un eje, de modo que su ventaja mecánica se consigue de la misma forma que en el plano inclinado.

Cuando se gira una vuelta un tornillo, avanza la distancia que hay entre dos filos de rosca adyacentes. Esta distancia se llama normalmente "paso" de rosca P. Según se dibuja en la ilustración, también se incluye una palanca. Analizado desde el punto de vista del trabajo, la palanca se mueve a lo largo de una circunferencia 2πL/P.

Aquí la ventaja mecánica ideal tiene poco significado, puesto que normalmente hay una gran cantidad de fricción. Sin embargo, el tornillo es de una gran utilidad para el levantamiento de cargas pesadas y para el uso en tornillos de apriete, ya que puede ejercer una gran fuerza que mantenga juntos los objetos.