Máquinas - Ventaja mecánica

En la última sesión hemos trabajado sobre las máquinas, contenido que deben trabajar los niños en Educación Primaria. De las máquinas saber que son aparatos que transmiten y cambian fuerzas, así como herramientas para minimizar el trabajo o el esfuerzo.

Entre los conceptos trabajados se encontraba el de ventaja mecánica, una magnitud adimensional que indica cuánto se amplifica la fuerza aplicada usando un mecanismo (ya sea una máquina simple, una herramienta o un dispositivo mecánico más complejo) para contrarrestar una carga de resistencia. Por lo tanto, la fórmula de la ventaja mecánica es la siguiente:

Ventaja mecánica = fuerza de carga / fuerza de esfuerzo

Además, decir que nos hemos centrado para esta actividad en el plano inclinado. Las rampas son planos inclinados, máquinas simples para elevar cargas una vertical. A pesar de que se debe realizar un esfuerzo (fuerza), es menor al necesario para elevar la carga en vertical. Sin embargo, el esfuerzo en distancia es mayor que en la distancia vertical.

Para entenderlo mejor hemos puesto en práctica lo anteriormente dicho y utilizando diferentes alturas y un coche de juguete de peso concreta, hemos anotado los datos que hemos obtenido tras realizar los siguientes pasos y hemos calculado la ventaja mecánica:

Plano inclinado:

• Coloca libros a una altura conocida debajo del extremo de una tabla.
• Une el dinamómetro a tu vehículo y mide la Fuerza de la Masa (FM).
• Mide la Fuerza de Esfuerzo (FE) necesario para elevar la altura del ladrillo y la Distancia Esfuerzo (DF) realizada.
• Sumando libros, mide las mismas variables (FE y DF) para subir el móvil a una altura del libro.
• Recoge los datos en una tabla. 
• En cuantos a los anteriores pasos, aclarar que la fuerza de esfuerzo hace referencia al espacio que recorre el móvil en sentido ascendente, mientras que la distancia de esfuerzo es la fuerza que se debe ejercer sobre el cuerpo o móvil para que éste pueda ascender en el plano.

Tras realizar el ejercicio y los cálculos necesarios, obtenemos la siguiente tabla en la que se resumen todos los datos:

Altura del ladrillo	Fuerza de esfuerzo	Distancia de esfuerzo	Ventaja mecánica
13 cm	0,5 N	100 cm	4,0 N / 0,5 = 8 N
36 cm	1,1 N	100 cm	4,0 N / 1,1 = 3,63 N
55,5 cm	2,3 N	100 cm	4,0 N / 2,3 = 1,73 N

Estos cálculos se han realizado tomando como referencia 4,0 N de fuerza de masa o carga, es decir, el peso (masa x gravedad, habiendo redondeado los 9,8 N de gravedad a 10 N debido a los datos del dinamómetro) del móvil utilizado.

Por lo tanto, podemos concluir que a mayor fuerza de esfuerzo, menor ventaja mecánica, debido a la relación inversamente proporcional que se establece al aplicar la fórmula. Además de comprobar que al emplear esta maquina, el plano inclinado, y haber tomado datos tras experimentar con diferentes alturas, a menor altura del plano inclinado mayor es la ventaja mecánica, aunque la distancia se incremente.