Page 267 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

248 Capítulo 12 Máquinas simples

Figura 12.2 Durante el funcionamiento de cualquier máquina simple, una fuerza de entrada F. actúa a lo
largo de una distancia s., mientras una fuerza de salida Fo actúa a lo largo de una distancia so.

fuerza de salida F„
MA = -----------------------= —
fuerza de entrada F¡
Una ventaja mecánica real mayor que 1 indica que la fuerza de salida es mayor que la de
entrada. Si bien casi todas las máquinas tienen valores de M4 mayores que 1, no siempre es
así. Cuando se manejan objetos pequeños y frágiles, a veces es deseable lograr que la fuerza
de salida sea más pequeña que la de entrada.
En la sección previa observamos que la eficiencia de una máquina aumenta en la medida
en que los efectos de la fricción se vuelven más pequeños. Aplicando el principio de la con­
servación de la energía a la máquina simple de la figura 12.2 se obtiene
Trabajo de entrada — trabajo contra la fricción + trabajo de salida
F.s. = (trabajo)/ + Fo.so
La máquina más eficiente que pudiera existir no tendría pérdidas debidas a la fricción. Pode­
mos representar este caso ideal igualando (trabajo)/= 0 en la ecuación anterior. Por tanto,
F s = F.s.
0 0 1 1
Como esta ecuación representa un caso ideal, definimos la ventaja mecánica ideal como

Fa si
= i = i (12.4)
t; Sn

La ventaja mecánica ideal de una máquina simple es igual a la razón de la dis­
tancia que recorre la fuerza de entrada a la distancia que recorre la fuerza de
salida.

La eficiencia de una máquina simple es la relación del trabajo de salida entre el trabajo de
entrada. Por consiguiente, para la máquina general de la figura 12.2 se tiene que

e = F X = Fq/Fí
F<s¡ s¡/s0
Por último, utilizando las ecuaciones (12.3) y (12.4) se obtiene

MA
‘ = M, (12-5)

Todos los conceptos anteriores se han expuesto como se aplicarían a una máquina en
general. En las secciones siguientes los aplicaremos a máquinas específicas.