Las máquinas simples — la palanca, la polea, el plano inclinado, la rueda y eje, y el tornillo — hacen todas el mismo trabajo básico: te permiten cambiar distancia por fuerza, para que un esfuerzo menor pueda mover una carga mayor. Esta calculadora computa la ventaja mecánica (VM) para cada una de las cinco máquinas simples clásicas, la fuerza de esfuerzo ideal que requiere una carga dada, y cómo la fricción reduce esa ventaja en una máquina real.
Cómo funciona la Calculadora de Ventaja Mecánica
Cada máquina simple tiene su propia fórmula para la ventaja mecánica ideal (IMA), todas derivadas del mismo principio subyacente: la razón entre dos longitudes (o un conteo, para las poleas). Una palanca compara la longitud del brazo de esfuerzo con la del brazo de carga; un plano inclinado compara la longitud de la rampa con la altura; una rueda y eje compara el radio de la rueda con el radio del eje; un tornillo compara la circunferencia trazada por el mango que gira con el paso de la rosca; y la VM de un sistema de poleas es simplemente el número de segmentos de cuerda que soportan la carga.
Una vez que la calculadora conoce la VM, aplica la relación universal entre carga, esfuerzo y ventaja mecánica — Carga = Esfuerzo × MA — para calcular la fuerza de esfuerzo necesaria para mover cualquier carga dada, asumiendo una máquina ideal sin fricción.
Entradas y qué significan
Dimensiones específicas de la máquina: cada tipo de máquina pide las longitudes (o el conteo) que determinan su VM — consulta la sección Fórmula arriba para saber exactamente cuáles. Acertar en estas medidas importa más que el valor de la carga, ya que la VM es una razón pura de dimensiones.
Carga (N): la fuerza que intentas superar — el peso de un objeto, la resistencia de un perno atascado o algo similar. Si solo conoces una masa en kilogramos, multiplica por 9.8 m/s² para obtener newtons.
Eficiencia (%): en la pestaña Eficiencia, esto representa cuánto de tu esfuerzo de entrada se pierde por fricción. Las máquinas bien lubricadas y bien construidas pueden superar el 90% de eficiencia; las configuraciones rugosas y de alta fricción (una polea oxidada, una rampa mal ajustada) pueden caer muy por debajo del 70%.
Límites y casos extremos
Esta calculadora computa la ventaja mecánica ideal solo a partir de la geometría; no modela la masa o forma física de la máquina en sí, solo las razones que determinan la palanca. Para las poleas, asume la convención estándar de que la VM es igual al número de segmentos de cuerda que soportan la carga — algunos diagramas de poleas cuentan de manera diferente según qué segmento tires, así que verifica siempre contra el diagrama con el que estés trabajando.
En la pestaña Eficiencia, una eficiencia del 0% no tiene una ventaja mecánica real significativa (la calculadora no mostrará resultado), ya que una máquina totalmente ineficiente no movería la carga en la práctica. Las máquinas reales con múltiples máquinas simples simultáneas (por ejemplo, un tren de engranajes combinado con una palanca) requieren multiplicar la VM de cada etapa — esta calculadora maneja una máquina a la vez.