Engineering
Pantógrafo
Guíe el punzón alrededor de una figura y observe cómo la pluma la dibuja dos o tres veces más grande. Compare las fuerzas: la mano empuja con una fuerza k veces mayor que el rozamiento de la pluma. Desactive la mano y empuje el punzón con una fuerza constante: por debajo de k veces el rozamiento, nada se mueve.
Qué ocurre
La barra OB gira alrededor del pivote fijo O, y la barra BQ, alrededor del codo B; ambas miden 0,8 m. Una barra corta que parte del punto A de OB y otra que parte del punto C de BQ, cada uno a L/k de la articulación anterior, se unen en el punzón P y cierran el paralelogramo A-B-C-P. Haga lo que haga la mano, O, P y la pluma Q permanecen en una misma recta, con OQ = k·OP: la pluma dibuja la figura del punzón k veces más grande, aquí dos o tres veces. Esto lo consiguen por sí solos los cinco pasadores; nada compara los dos puntos.
La pluma roza el papel con un rozamiento seco D. Las barras devuelven ese rozamiento al punzón, multiplicado: un pequeño desplazamiento del punzón mueve la pluma k veces más lejos, así que la mano debe empujar con k·D, es decir, 20 N para una pluma con un rozamiento de 10 N y k = 2. Todo el trabajo de la mano acaba como calor en la pluma: D por el recorrido de la pluma. Desactive la mano y empuje el punzón con una fuerza constante: por debajo de k·D, no se mueve.
Modelo: barras rígidas sobre cinco articulaciones de giro; la mano es un muelle de gran rigidez con amortiguador y límite de fuerza que guía el punzón alrededor de la figura; la pluma es un punto con rozamiento de Coulomb sobre el papel. Sin rozamiento en los pasadores.
Qué probar
Recorra una estrella con k = 2 y lea las fuerzas de la mano y de la pluma. Después desactive el recorrido de la mano y aumente el empuje poco a poco hasta que la pluma se mueva.
Ecuaciones del módulo
Ecuaciones Q − O = k·(P − O) F_hand = k·D (pen sliding) W_hand = D·s_pen
