Wikichicos: Cómo funcionan las cosas/Plano inclinado

Imagen de un obrero subiendo una carga en una carretilla por un plano inclinado

Un plano inclinado es cualquier superficie inclinada, como un tobogán o una rampa. El plano inclinado es una de las seis máquinas simples. Es una superficie plana cuyos extremos están a diferentes alturas. Un plano inclinado es una máquina que no siempre se mueve.

¿Quién lo inventó?

Los planos inclinados se dan en la naturaleza, así que en ese sentido nadie los creó, sólo había que fijarse en ellos. Por ejemplo, las montañas forman planos inclinados y los animales los utilizan para trepar. Suelen elegir caminos no tan empinados, pero más largos para ahorrar esfuerzo (energía).

Las escaleras son un tipo de plano inclinado. Una de las primeras escaleras conocidas se construyó como parte de una muralla que rodeaba Tel e-Sultan, en la actual ciudad de Jericó. Estas escaleras se construyeron alrededor del 8.000 a.C. En Egipto, hacia el 2.500 a.C., se cree que se construyeron rampas de tierra para mover las pesadas piedras de las pirámides.

¿Cómo funciona?

La rampa de un camión de transporte de automóviles se utiliza para elevar coches en el aire.

Un plano inclinado facilita la elevación de algo pesado, como una roca. En lugar de levantar la roca directamente, puedes levantarla desde su ubicación original con menos fuerza empujándola por una rampa. Pero hay que tener en cuenta algunas consideraciones, la distancia que debe recorrer el objeto siempre aumenta (no es una recta vertical) y parte de la energía se gasta en el roce con la superficie.

En una rampa empinada, será más difícil empujar la roca pero no necesitarás empujarla tan lejos. Si la empujas por una rampa que no es muy empinada, tendrá que ser más larga. Como el trabajo es la fuerza multiplicada por la distancia, la cantidad de trabajo sigue siendo la misma. En una rampa empinada, será más difícil empujar la roca/carga, pero no será necesario empujarla tan lejos.

Utilizar una fuerza menor y disponer de más tiempo puede tener ventajas económicas, ya que se puede hacer que la carga permanezca en reposo mientras recorre el plano inclinado, algo que sería más difícil o incluso impracticable en un elevador vertical recto.

¿Es peligrosa?

Como todas las demás máquinas simples que multiplican la fuerza, puede ser peligroso. Si bajas por un tobogán demasiado rápido puedes perder el control y hacerte daño. Las avalanchas y los aludes de lodo son ejemplos de desastres naturales peligrosos debido a la fuerza de un plano inclinado. Si bajas por un plano inclinado muy empinado puedes hacerte daño.

¿Cómo varía?

Un tobogán es un ejemplo de plano inclinado

Las rampas y los toboganes son un ejemplo común del plano inclinado. Las rampas permiten acceder a alturas que serían demasiado difíciles de escalar verticalmente. Las rampas y los toboganes permiten descender con seguridad a personas y objetos desde una altura.

Eliminar la fricción de un tobogán aumenta la velocidad máxima a la que un objeto puede desplazarse por él. Por este motivo, los toboganes son una de las formas más comunes y populares de entretenimiento y son habituales en los parques infantiles de todo el mundo.

En el deporte del esquí, los participantes aceleran a velocidades extremadamente altas utilizando únicamente el plano inclinado de la ladera de una montaña que proporciona la naturaleza.

El tejado de una casa suele ser un plano inclinado. La inclinación le permite evacuar el agua y la nieve.

Las ruedas hidráulicas utilizan planos inclinados montados alrededor de una rueda giratoria para obtener energía del agua en movimiento. Transforman la fuerza del agua en un par que hace girar un eje. Del mismo modo, las velas extraen el impulso del aire en movimiento para impulsar un vehículo, y los molinos de viento captan el viento para mover un conjunto de velas alrededor de un eje y realizar un trabajo.

La cuña está formada por dos planos inclinados que se unen en un borde

Las alas de los aviones proporcionan sustentación redirigiendo el impulso generado por el movimiento lateral. El aire fluye más rápido por la parte superior del ala que por la inferior. Las hélices son planos inclinados que transmiten potencia convirtiendo el movimiento de rotación en empuje.

Dos de las otras seis máquinas simples se basan en el plano inclinado. La cuña es un plano inclinado compuesto portátil. Está formado por dos planos inclinados que se unen en un borde. El tornillo es un plano inclinado que envuelve un cilindro.

¿Cómo ha cambiado el mundo?

Ha cambiado el mundo al facilitar el levantamiento de objetos pesados, lo que ha permitido a la gente utilizar menos fuerza y energía.

¿Qué ideas o inventos tuvieron que desarrollarse antes de su creación?

El plano inclinado es una máquina tan sencilla que no hubo que inventar nada antes. Sin embargo, es paralelo a las nociones básicas sobre gravedad, impulso, fuerzas y energía.