Todos hemos oído hablar de las máquinas. Las vemos a nuestro alrededor a diario, ayudándonos a realizar nuestro trabajo. ¿Sabías que existen máquinas simples descubiertas hace miles de años? Cuando pensamos en máquinas, pensamos en robots o coches grandes y complejos, pero estas máquinas complejas se pueden descomponer en máquinas más pequeñas y simples.
Una palanca, un plano inclinado, una rueda con su eje, un tornillo, una cuña y una polea son ejemplos de máquinas simples: objetos diseñados para reducir la fuerza que aplicamos a una tarea, pero que tienen un coste adicional. (Una fuerza es un empujón o un tirón).
Este mes probaremos planos inclinados, también conocidos como rampas. La pregunta será: "¿Cómo afecta la longitud de una rampa a la fuerza necesaria para mover un objeto hacia arriba?"
Materiales:
Una silla pequeña u otro lugar corto para colocar una rampa, varias rampas de diferentes longitudes (yo usé trozos de cartón cortados, tablones de madera... algo para arrastrar un objeto hacia arriba), una regla, una banda elástica fina, dos sujetapapeles y un objeto pequeño para levantar la rampa (yo tenía un recipiente de comida china con un gancho de metal, pero puedes usar cualquier cosa para enganchar los sujetapapeles cuando tiras).
Procedimiento:
Arma tu medidor de fuerza: Desdobla dos sujetapapeles y fíjalos a los extremos. Esto te mostrará cuánta fuerza se necesita para mover un objeto. Si la banda elástica se estira mucho, significa que se utiliza mucha fuerza. Si se estira solo un poco, significa que se utiliza menos fuerza.
Cuelga tu objeto pequeño para obtener la fuerza necesaria para jalarlo hacia arriba. Mide esta distancia y regístrala. Para ver si esta es la fuerza necesaria para jalar el objeto hacia arriba, colócalo en el suelo junto a la silla y levántalo. ¿Ves cómo la liga tira la misma distancia?
Coloque una rampa corta desde el suelo hasta la silla. Coloque el objeto y la banda elástica a lo largo de la rampa. Asegúrese de subir el objeto en la misma dirección que la rampa (no directamente hacia arriba). Mida la longitud de la banda elástica esta vez.
Continúe haciendo esto con diferentes longitudes de rampa para ver cómo la banda elástica cambia de longitud.
Explicaciones:
Una máquina simple facilita la realización de una tarea. Deberías haber notado que la banda elástica se acortó al usar una rampa más larga. Esto significa que usaste menos fuerza para subirla a la misma altura. Sin embargo, ¿qué tuviste que hacer para subirla a esa altura? La rampa más larga significa que debes aplicar una fuerza menor en una distancia MÁS LARGA. La distancia más corta para mover ese objeto del suelo a la silla fue sin usar una rampa. Pero eso usó la mayor fuerza, en una distancia corta. No parecía mucho, pero imagina poner un piano en un camión. Podrías levantar el piano del suelo a la caja del camión, o podrías empujarlo por una rampa larga hasta el camión. La rampa te hace aplicar menos fuerza, en una distancia mayor. ¡Más fácil! ¡Gracias, máquinas simples!
Experimente más:
¿Qué puedes cambiar de este experimento? ¿Objetos más pesados? ¿Más ligeros? ¿Diferentes alturas con la misma rampa?
Espero que hayan disfrutado de este sencillo experimento. Si tienen más preguntas, especialmente sobre la feria de ciencias, contacten al autor.
Steve Davala es profesor de química y física de secundaria y le gusta escribir y trabajar con Photoshop. Tiene dos hijos y los somete a estas actividades científicas como conejillos de indias. Síguelo en Twitter o escríbele a steve.davala@gmail.com.
