Engineering
Prensa de rodillera
Empuje la rodilla con unos cientos de newtons y observe cómo crece la fuerza de la prensa a medida que las bielas se enderezan. Con acero, la rodilla se detiene poco antes del punto muerto; empuje más fuerte, o prense madera, y la rodilla rebasa el punto muerto y se bloquea: apague el actuador y la prensa sigue apretando.
Qué ocurre
Dos bielas de 0,5 m cuelgan del pasador superior: la de arriba llega hasta la rodilla y la de abajo va de la rodilla al carro, que se desliza por guías verticales sobre una probeta cuya cara superior queda a cierta separación por encima del punto más bajo del carro. El vástago de un actuador empuja la rodilla lateralmente hacia la línea que une el pasador superior con el carro. A medida que las bielas se enderezan, el mismo empuje aprieta cada vez más: con las bielas a θ de esa línea, la probeta recibe S = F/(2·tan θ) más los pesos del carro y de una biela.
Con acero (k = 5·10⁶ N/m) a 2 mm por encima del punto más bajo del carro, 300 N detienen la rodilla a 3,0° con 3,07 kN sobre la probeta, una ventaja mecánica de 10; con 10 mm de separación se detiene a 8,0° con 1,29 kN. A partir de 471 N, la rodilla rebasa el punto muerto hasta su tope, 2° más allá, y la prensa se bloquea: apague el actuador y el acero sigue soportando 6,95 kN. Con la madera, más blanda, bastan 300 N para llevar la rodilla directamente al otro lado. El trabajo del actuador acaba convertido en energía elástica de la probeta y en energía potencial del carro y las bielas.
Modelo: bielas, carro y vástago rígidos, unidos por articulaciones de giro y una ranura; la probeta es un muelle con amortiguación; el actuador empuja a una velocidad fijada con una fuerza limitada. Sin rozamiento.
Qué probar
Prense acero con 300 N y lea la fuerza de la prensa. Suba el empuje por encima de 470 N: la rodilla salta al otro lado del punto muerto y se bloquea; apague el actuador.
Ecuaciones del módulo
Ecuaciones y_ram = T − 2L·cos θ S = F/(2·tan θ) + (m_ram + m_link)·g S = k·δ W_F = k·δ²/2 + ΔE_p
