Ventaja mecánica. Parte 2
Summary
TLDREn este video, se explica el principio de la ventaja mecánica utilizando el ejemplo de una palanca. Se describe cómo se relacionan las fuerzas y las distancias para determinar la relación entre la fuerza de entrada y la fuerza de salida. Se menciona la ley de la conservación de la energía y cómo el trabajo de entrada es igual al trabajo de salida. Se resuelven ejemplos prácticos para entender dónde colocar el fulcro para levantar diferentes pesos con una fuerza menor. Además, se toca el tema de las pérdidas de trabajo debido a la fricción y se anuncia que en el próximo video se explorarán otras máquinas, como las poleas.
Takeaways
- 🔧 El video trata sobre la aplicación de la mecánica en un sube y baja, explicando cómo se relacionan las fuerzas y distancias en torno al fulcro.
- 📏 Se establece que la fuerza de entrada multiplicada por la distancia desde el fulcro es igual a la fuerza de salida multiplicada por la distancia hasta donde se aplica la fuerza.
- 🔄 Se menciona la ley de la conservación de la energía, indicando que el trabajo generado por la fuerza de entrada es igual al trabajo realizado por la fuerza de salida.
- ⚖️ Se discute la relación entre las fuerzas, donde una fuerza menor se puede utilizar para levantar una fuerza mayor si se ajusta adecuadamente la posición del fulcro.
- 🏋️♂️ Se da un ejemplo práctico: con una fuerza de 10 newtons se puede levantar un peso de 100 newtons si la relación de las distancias es de 10:1.
- 📏 Se enfatiza que la posición del fulcro es crucial para determinar la relación entre las fuerzas y cómo se pueden levantar objetos más pesados.
- 🔢 Se calcula que si la distancia de salida es de 5 metros, la distancia de entrada debe ser de 50 metros para mantener la relación de fuerzas.
- 🚫 Se aclaran los límites de la mecánica: no hay máquinas mágicas que multipliquen el trabajo de la nada, y siempre hay pérdidas debido a la fricción.
- 🔄 Se explora un segundo ejemplo donde se aplica una fuerza de 7 newtons a una distancia de 35 metros y se calcula la fuerza resultante en el otro extremo.
- 🔩 Se anuncia que en el próximo video se explorarán otras máquinas simples, como las poleas, y se continuará con la temática de la ventaja mecánica.
Q & A
¿Qué es la relación entre la fuerza de entrada y la fuerza de salida en una palanca?
-La relación entre la fuerza de entrada y la fuerza de salida en una palanca es que la fuerza de entrada multiplicada por la distancia de entrada es igual a la fuerza de salida multiplicada por la distancia de salida.
¿Cómo se determina la posición del fulcro para levantar un objeto con una palanca?
-Para determinar la posición del fulcro, se debe establecer que la relación de las distancias entre el fulcro y los puntos de aplicación de las fuerzas sea igual a la relación inversa de las fuerzas. Si la fuerza de aplicación es menor que la fuerza que se desea levantar, la distancia de aplicación de la fuerza de aplicación debe ser mayor que la distancia del fulcro al objeto.
Si se puede aplicar una fuerza de 10 newtons, ¿cuál es la relación con la fuerza que se levanta si el peso es de 100 newtons?
-Si se aplica una fuerza de 10 newtons y se desea levantar un peso de 100 newtons, la relación es 1:10. Esto significa que la distancia de la fuerza de aplicación debe ser 10 veces mayor que la distancia del fulcro al objeto para equilibrar las fuerzas.
¿Qué es la ley de la conservación de la energía en el contexto de una palanca?
-La ley de la conservación de la energía en el contexto de una palanca indica que el trabajo de entrada (fuerza de entrada x distancia de entrada) es igual al trabajo de salida (fuerza de salida x distancia de salida), lo que significa que la energía no se crea ni se destruye, sino que se transfiere de una forma a otra.
¿Cuál es la importancia de la distancia en la aplicación de la fuerza en una palanca?
-La distancia en la aplicación de la fuerza es crucial en una palanca porque determina la magnitud de la fuerza que se puede levantar. Cuanto mayor sea la distancia de la fuerza de aplicación, menor será la fuerza necesaria para levantar un objeto dado.
Si la distancia de salida en una palanca es de 5 metros, ¿cuál sería la distancia de entrada si la fuerza de entrada es de 10 newtons y la fuerza de salida es de 100 newtons?
-Si la fuerza de entrada es de 10 newtons, la fuerza de salida es de 100 newtons y la distancia de salida es de 5 metros, la distancia de entrada sería de 50 metros, ya que la distancia de entrada es 10 veces la distancia de salida.
¿Qué sucede si la fuerza de entrada es menor que la fuerza de salida en una palanca?
-Si la fuerza de entrada es menor que la fuerza de salida, la palanca actuará como un multiplicador de fuerzas, permitiendo levantar una carga más pesada a costa de tener que mover la fuerza de aplicación a una distancia mayor.
¿Cómo se calcula la fuerza que puede soportar una palanca dada, si se conocen las fuerzas y distancias?
-Para calcular la fuerza que puede soportar una palanca, se utiliza la relación de las fuerzas y distancias. Si se conoce la fuerza de entrada y la distancia, se divide la fuerza de entrada por la distancia de entrada para obtener la fuerza de salida por unidad de distancia, y luego se multiplica por la distancia de salida para obtener la fuerza que soportará la palanca.
¿Por qué no se puede crear una máquina que multiplique el trabajo de la nada?
-No se puede crear una máquina que multiplique el trabajo de la nada porque esto violaría la segunda ley de la termodinámica, que establece que la energía no puede ser creada ni destruída, y siempre hay una transferencia de energía de una forma a otra. Además, siempre hay pérdidas de trabajo debido a la fricción y otras fuerzas resistentes.
¿Cuál es la ventaja de usar una palanca para levantar objetos pesados?
-La ventaja de usar una palanca para levantar objetos pesados es que permite aplicar una fuerza menor a una distancia mayor para levantar una carga más pesada, lo que ahorra trabajo y es más eficiente que aplicar la fuerza directamente sin la ayuda de una palanca.
Outlines
🔧 Principios de la Balanza y Aplicación de la Energía
Este párrafo explica el concepto de balanza y cómo funciona la transferencia de energía en un sistema mecánico. Se describe cómo, mediante una balanza simple, se puede determinar la relación entre dos fuerzas aplicadas en puntos diferentes. Se menciona la ley de la conservación de la energía y cómo el trabajo realizado por una fuerza en un punto es igual al trabajo realizado por otra fuerza en otro punto, considerando las distancias correspondientes. Se utiliza un ejemplo práctico donde se busca determinar la posición óptima del fulcro para levantar un objeto de 100 newtons utilizando una fuerza de 10 newtons. Se resalta que la relación entre las fuerzas es directa y que la fuerza de entrada multiplicada por su distancia debe ser igual a la fuerza de salida multiplicada por su distancia, lo que se traduce en una relación de 10:1 entre las distancias de aplicación de las fuerzas.
🔩 Ejemplos Prácticos de Máquinas Simples
En este segundo párrafo, se continúa con la explicación de cómo se aplican los principios mecánicos en máquinas simples, como una palanca. Se presentan dos ejemplos prácticos para ilustrar cómo se calcula la fuerza necesaria para levantar un peso determinado, teniendo en cuenta la posición del fulcro y las distancias de las fuerzas de entrada y salida. Se enfatiza que, aunque se pueden diseñar máquinas que amplíen la fuerza de entrada, siempre habrá pérdidas debido a la fricción y otros factores. Se concluye con una promesa de explorar otras máquinas en futuras presentaciones, como las poleas, y se invita al espectador a seguir aprendiendo sobre la ventaja mecánica.
Mindmap
Keywords
💡Fulcro
💡Sube y baja
💡Fuerza de entrada
💡Fuerza de salida
💡Distancia de entrada
💡Distancia de salida
💡Ley de conservación de la energía
💡Trabajo
💡Ventaja mecánica
💡Palanca
Highlights
Se discute la aplicación de la ley de la conservación de la energía en el contexto de un sube y baja.
Se define el fulcro como el punto de apoyo de la palanca y su importancia en la aplicación de fuerzas.
Se establece la relación entre la fuerza de entrada y la fuerza de salida en una palanca.
Se explica que el trabajo de entrada es igual al trabajo de salida en una máquina ideal.
Se menciona la limitación de aplicar una fuerza de 10 newtons como ejemplo práctico.
Se resuelve un problema práctico de cómo posicionar el fulcro para equilibrar fuerzas diferentes.
Se calcula la relación de las distancias entre el fulcro y los puntos de aplicación de las fuerzas.
Se ilustra cómo la fuerza de 10 newtons puede levantar un peso de 100 newtons mediante la palanca.
Se discute la noción de que no hay máquinas mágicas que puedan multiplicar el trabajo de la nada.
Se introduce el concepto de pérdida de trabajo debido a la fricción en las máquinas.
Se resuelve un segundo ejemplo práctico con una palanca y fuerzas diferentes.
Se calcula la fuerza soportable en una palanca dada con una distancia y una fuerza de aplicación específicas.
Se anuncia la continuación del tema en el próximo video, donde se explorarán otras máquinas simples como las poleas.
Se enfatiza la importancia de la ventaja mecánica en la eficiencia de las máquinas.
Transcripts
bienvenidos de nuevo cuando terminé el
video anterior iba un poco a las
carreras pero llegamos a la conclusión
de que si tengo digamos esta especie de
de sube y baja verdad Esta este esta
este plano de digamos no sé puede ser de
madera apoyado sobre este digamos
triangulito y en este punto definí lo
que era el fulcro Entonces si teníamos
esta imagen digamos del sube y baja como
el de aquí y además conozco las
distancias desde la fuerza que aplic al
fulcro y desde el fulcro hasta donde la
máquina aplica la fuerza entonces
podemos conocer la relación que hay
entre estas dos fuerzas verdad y de
hecho decíamos que la fuerza digamos la
fuerza de entrada multiplicada por esta
distancia es igual a la fuerza de salida
por la distancia del fulcro a donde se
aplica esa fuerza y esencialmente lo
determinamos a partir de la ley de la
conservación de la energía donde
decíamos además que realmente el trabajo
que se generaba o algo similar era eh o
o podríamos decir que la la
transferencia de energía que había desde
donde aplicá vamos eh la fuerza era
igual a la transferencia de energía pero
de salida verdad Entonces vamos a
utilizar todos estos principios para
resolver un par de de ejemplos digamos
que tenemos digamos que tenemos aquí
nuevamente un una especie de Sub y baja
muy bien y aquí tenemos este un digamos
Aquí está nuestro fulcro okay Ahí lo
tienen está aquí apoyándose y digamos
vamos a tener una un un cuerpo que tiene
un peso de 100 newt y recordemos que el
peso es una fuerza verdad supongan
también que
eh tenemos que Bueno solo podemos
aplicar una fuerza de 10 newtons muy
bien solo podemos aplicar una fuerza de
10 New digamos no sé Pues a lo mejor
estamos limitados porque nosotros no
podemos aplicar más de 10 newt Ahora
Nosotros sabemos que eh Cuál es la
relación entre estas dos fuerzas verdad
Ahora La pregunta sería dónde debería yo
poner el fulcro De tal suerte que estos
10 newt que yo puedo aplicar levanten a
estos 100 newt que tiene este cuerpo de
peso muy bien entonces lo que nosotros
sabemos es que es justamente la relación
que teníamos Aquí esta fuerza digamos de
entrada que son 10 New Déjenme ponerlo
con el color que va los 10 New si
nosotros lo multiplicamos por la
distancia d2 que en este caso sería d2
aquí y vamos a ponerle vamos vamos a
ponerle mejor de e de entrada la
distancia que corresponde a la entrada y
a esta la distancia de salida entonces
10 newt que es la fuerza de entrada por
la distancia
correspondiente debe ser igual a los 100
newt a los 100 N por la distancia de
salida muy bien entonces si nosotros
dividimos de ambos lados Entre 10 n
Tendremos que la distancia de entrada
debe ser igual a 100 New Entre 10
newtons son eh exactamente 10 New verdad
entonces son 10 New por la distancia de
salida muy bien Nos está diciendo que
esta distancia de digamos donde
aplicamos la fuerza al fulcro debe ser
10 veces la distancia aquí los Newton se
cancelaban verdad sí newtons entre
Newton se cancelaban este De hecho no
aparecía Okay entonces lo que nos queda
es 10 veces la distancia de salida es
decir esta distancia de aquí esta
distancia e debe ser 10 veces la
distancia s muy bien entonces por
ejemplo si esta distancia s fuera de 5 m
quiere decir que la distancia e debe ser
de 50 m verdad estos son los 50 m y aquí
por supuesto No es que no es que estemos
reduciendo el el o más bien
multiplicando la fuerza verdad nosotros
aplicamos 10 n de fuerza y de repente
salieron 100 N en realidad para poder
hacer esto hay que pagar cierto precio y
eso es porque tenemos que eh aplicar
esta fuerza de 10 newt 10 veces esa
distancia verdad entonces aquí
esencialmente nada es espontáneo el
trabajo de entrada debe ser igual al
trabajo de salida no no no podemos decir
que hay alguna máquina mágica que que
pueda multiplicar el trabajo la fuerza
de la nada si existiera bueno no habría
que estudiar esto y mejor nos ponemos a
fabricar estas máquinas y hacernos
millonarios Pero todas las máquinas
esencialmente o al menos idealmente
trabajan de esta forma con esta relación
y en y en la mayoría de ellas siempre
hay una pérdida de de trabajo debido a
la fricción Entonces vamos a hacer otro
ejemplo digamos ahora que tenemos otro
sub y baja Okay Digamos ahora que
tenemos una especie de sube y baja de
esta forma aquí tenemos un fulcro Okay
vamos a Digamos si aquí está el suelo
entonces Aquí más o menos termina muy
bien y eh digamos que nosotros aplicamos
una fuerza de 7 newt aquí muy bien
tenemos una fuerza de 7 newt eh Y
supongamos que tenemos aquí 5 m y De
este otro lado 35 m
35 m ahora la pregunta es cuál es la
fuerza que puede o cuál es el peso que
puede soportar este este diagrama este
esta esta palanca digamos entonces lo
que nosotros sabemos es que 7 New 7 New
por la distancia que en este caso son
35 m debe ser igual a 5 m verdad por por
la fuerza que puede soportar por esta
digamos el el peso de este de este
objeto Ok digamos que tiene una fuerza F
muy bien entonces si nosotros dividimos
entre 5 m de ambos lados que es lo que
vamos a tener entonces Nuestra fuerza
digamos de salida la fuerza de salida
será igual a 7 New por 35 m / 5 m eso
nos da simplemente 7 newtons por 35 / 5
Que son 7 verdad 7 * 5 son 35 y Estos
son
49 newt muy bien entonces si nosotros
tenemos
eh o más bien Si nosotros queremos
Elevar 1 m del lado izquierdo en
realidad hay que aplicar la fuerza por
digamos 7 M 7 M por la derecha para que
esto se lleve a cabo ahora en el próximo
video hablaremos de otras máquinas como
las poleas y vamos a seguir trabajando
con esto de la ventaja mecánica nos
vemos
pronto
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