Vantaxe mecánica

A vantaxe mecánica é unha magnitude adimensional que indica canto se amplifica a forza aplicada usando un mecanismo (xa sexa unha máquina simple, unha ferramenta ou un dispositivo mecánico máis complexo) para contrarrestar unha carga que actúe como resistencia.


 onde:
 '' é a vantaxe mecánica;
 '' é a carga de resistencia;
 '' é a forza aplicada.

A vantaxe mecánica pode distinguirse en dous tipos:

 Vantaxe mecánica teórica ou ideal, obtida das supostas condicións ideais (membros ríxidos, ausencia de fricción, etc.), pódese deducir calculando o equilibrio da máquina nun diagrama de sólido libre.
 Vantaxe mecánica práctica ou real. Sempre é inferior ao anterior, pois o rendemento real do mecanismo é inferior a 1, é dicir, é inferior ao 100%.

 Rendemento e enerxía 
De forma ideal un mecanismo transmitiría toda a enerxía aplicada para actuar contra a resistencia, sen engadir ou subtraer enerxía. Isto significa que non habería unha fonte adicional de enerxía (a diferenza dun servomecanismo), que o sistema non tería fricción e que o mecanismo estaría formado por sólidos ríxidos (ou cables que non se poden estirar) que non se desgastan. O rendemento dun sistema real exprésase en termos de eficiencia respecto ao sistema ideal, de maneira que existe fricción, deformación e desgaste.


 onde:
 '' é a enerxía aplicada;
 '' é a enerxía que contrarresta a carga da resistencia;
 '' é o rendemento. É inferior á unidade nun caso real.

 Potencia

Por analoxía, tendo en conta que a potencia representa a enerxía por unidade de tempo, a potencia de entrada sería igual que a potencia de saída nun sistema ideal. Da mesma maneira, nun sistema real, a potencia obtida na saída do sistema sería igual que a potencia aplicada multiplicada polo rendemento.


 onde:
 '' é a potencia aplicada;
 '' é a potencia que contrarresta a carga de resistencia;
 '' é o rendemento. É inferior á unidade nun caso real.

 Exemplo nunha panca 
Un modelo para este principio pode ilustrarse coa lei da panca. Cando a forza de resistencia é o peso dunha carga, débese calcular o seu valor a partir da masa da carga e da aceleración da gravidade, resultando:



dereita|senmarco|300x300px
dereita|senmarco|300x300px
Sobre a barra ríxida que constitúe unha panca, actúan tres forzas:

dereita|senmarco|300x300pxA potencia; P, aplicada voluntariamente co fin de obter un resultado; xa sexa manualmente ou por medio de motores ou outros mecanismos.
 A resistencia; R, exercida sobre a panca polo corpo a mover. O seu valor será equivalente, polo principio de acción e reacción, á forza transmitida pola panca a devandito corpo.
 A forza de apoio, exercida polo punto de apoio sobre a panca. Se non se considera o peso da barra, será sempre igual e oposta á suma vectorial das anteriores, de tal forma que a panca se mantén sen desprazarse do punto de apoio, sobre o que rota libremente.

Os brazos da panca son:

 Brazo de potencia;  Bp: a distancia entre o punto de aplicación da forza de potencia e o punto de apoio.
 Brazo de resistencia; Br: a distancia entre a forza de resistencia e o punto de apoio.



 Lei da panca: o produto da potencia polo seu brazo é igual ao produto da resistencia polo seu brazo.

A vantaxe mecánica é:



 Equilibrio de par de forzas

Pode entenderse como un equilibrio de pares ou momentos de forzas. O par de forzas exercido pola potencia respecto ao punto de apoio é oposto ao par exercido pola resistencia. Nótese o produto vectorial de cada forza polo seu brazo de panca. No caso de que a forza non fose perpendicular ao seu brazo da panca, multiplicaríase a proxección da forza sobre a recta perpendicular ao brazo de panca.

Os pares de forzas son:





onde  e  son os ángulos que forman a potencia e a resistencia cos seus respectivos brazos.

 Véxase tamén 
 Outros artigos 
 Máquina simple

Categoría:Enxeñería mecánica