El momento de la fuerza: ¿Qué ventaja mecánica nos ofrecen las palancas?

La eficiencia mecánica de las palancas o capacidad de mover grandes cargas con mínimos esfuerzos está sujeta a la siguiente fórmula:(P *BP) = R * BR

P = Potencia o fuerza que ejerce el músculo

BP = Distancia entre la articulación y el punto donde se aplica la fuerza muscular.

R = Resistencia a mover (peso del cuerpo o de la parte a mover junto a la carga externa)

BP = Distancia entre la articulación y el punto donde se aplica la fuerza del peso o de la resistencia a mover.

De esta fórmula se pueden sacar varias conclusiones:

1.  La relación entre brazo de potencia y de resistencia es inversa, es decir uno aumenta si el otro disminuye. De ahí que la ventaja mecánica se pueda expresar con la siguiente fórmula:

Ventaja mecánica = Brazo de potencia / brazo de resistencia.

Los brazos de potencia van a incidir en el grado de fuerza transmitida y los brazos de resistencia repertuten en el movimiento aplicado al objeto.

2. Si la P es muy pequeña y la R muy grande, sólo se podrá igualar la fórmula si el BP es grande y BR pequeño, por lo que los brazos de palanca largos (BP) son favorables para mover grandes cargas.

Como muestra el dibujo de arriba, el peso solo se puede movilizar si la palanca utilizada es suficientemente larga para igualar las fuerzas.

3. Por otro lado, si la P es muy grande y la R muy pequeña, la fórmula sólo iguala si BP es pequeño y BR grande. Si la carga es pequeña podemos movilizarla con un BP pequeño, y al ser el BR más largo aumenta el espacio recorrido por la carga en la misma unidad de tiempo, de ahí que este tipo de palanca nos permita transmitir gran velocidad a cargas más pequeñas.

La ventaja mecánica se produce cuando el brazo de potencia aumenta y el de resistencia disminuye y es un concepto de gran interés si lo que buscamos es mover las mayores cargas con el menor esfuerzo, o si buscamos la máxima velocidad en un movimiento reduciendo su resistencia.

Un claro ejemplo de la aplicación de este elemento lo encontramos en la halterofilia, actividad en la que se consigue mover unos pesos increíbles aprovechando al máximo la ventaja mecánica y la reducción de los brazos de resistencia.

El concepto opuesto sería la desventaja mecánica que se produce cuando el brazo de potencia se acorta y aumenta el de resistencia lo que conduce a un aumento en la dificultad a la realización del movimiento.

En un movimiento la longitud de los brazos de palanca (potencia y resistencia) va a ir variando a lo largo del movimiento, lo que exige una tensión muscular diferente en cada secuencia del movimiento. Por eso al ejecutar un ejercicio con un peso concreto no vamos a conseguir el mismo nivel de trabajo a lo largo de todo el movimiento.

Por ejemplo cuando hacemos sentadillas, la palanca de resistencia crece al flexionar más las rodillas, obligando al cuadriceps a trabajar con más tensión. Pero al enderezarnos la cadera y la rodilla están más cerca del eje vertical y el brazo de resistencia es más corto por lo que nos cuesta mucho menos esta fase del movimiento.

El equilibrio mecánico o punto crítico se produce cuando ambos brazos alcanzan su máxima expresión y el músculo alcanza el mayor momento de fuerza muscular en un movimiento porque encuentra la máxima resistencia a vencer.

Esta situación se suele dar cuando el hueso esta paralelo al suelo y se trata de vencer la fuerza de la gravedad.