¿Importa la longitud del destornillador?

Question

Todos los que tratan con tornillos y destornilladores saben que los destornilladores largos son más fuerte que las cortas. Sin embargo, no encuentro ninguna relación entre la longitud de un destornillador y la ventaja mecánica. Para una llave, es obvio: los brazos largos producen más torque. Pero en el caso de un destornillador, no es tan simple.

Para esta pregunta, mi punto no es originalmente sobre destornilladores. En realidad voy a diseñar una máquina simple que tiene un brazo relativamente largo conectado a un motor eléctrico. Es intuitivo que el brazo largo debilita el motor (o tal vez me equivoque?). La respuesta a mi pregunta sobre los destornilladores me ayudará a desarmar el mecanismo detrás de este caso, y a resolver el problema.

Answer 1

En el caso de un destornillador largo, el ángulo de inclinación puede ser menor, para no perder la fuerza por aplicar una parte de la misma en una dirección errónea (perpendicular al eje de rotación).

Answer 2

De este sitio :

El par está en unidades de fuerza por distancia, pero la distancia, por supuesto no es la distancia a lo largo del eje de rotación (el eje del destornillador) sino sino la distancia desde el eje. Esta es una de las razones por las que los destornilladores Cuanto más grande sea el mango, mayor será el par de torsión del eje mayor es el par de torsión que se proporciona al eje con una fuerza determinada. (aunque en realidad la cuestión más importante puede ser la fuerza de fricción que puede producir tu mano, que es proporcional a la superficie de contacto, que, por supuesto, está determinada por la longitud y el radio del mango).

Si tiene un agarre firme del destornillador, entonces su antebrazo y el destornillador actúan como una unidad, y el par de torsión depende entonces de la distancia de su codo está del eje de rotación. Si el tornillo en cuestión está, por ejemplo, en el interior de una carcasa de ordenador, un destornillador más largo puede permitir que tu un ángulo recto con el eje y, por tanto, lo más alejado posible. un destornillador corto, por el contrario, puede restringirte de manera que no sólo su brazo está en un ángulo menor, sino que podría tener que aplicar fuerza con la muñeca en lugar de con todo el brazo, combinando la fuerza reducida fuerza de un conjunto de músculos más débiles con el brazo de palanca reducido, y produciendo mucho menos par de torsión.

También esto podría ser debido a la capacidad del eje más largo para girar ligeramente. Esta elasticidad parece absorber las irregularidades en la fuerza que se puede aplicar con la mano, y permite aplicar un un par de torsión elevado y constante sin que la cabeza del destornillador se salga accidentalmente de la ranura. cabeza del destornillador fuera de la ranura.

Answer 3

En el caso de los destornilladores, un límite importante es la cantidad de ángulo que se puede tolerar antes de que el destornillador se salga de la ranura. Cuando se ejerce una gran fuerza, el ser humano no puede mantener el centro de rotación completamente estable. Un destornillador más largo significa que el ángulo para un determinado bamboleo es menor, por lo que el destornillador permanece en su ranura con un par de torsión mayor.

Personalmente, he comprobado que a veces puedo obtener un mejor par de apriete con un destornillador en miniatura de alta calidad (con un mango estrecho que tiene un extremo giratorio) sostenido con una mano girando y la otra presionando en lugar de un destornillador más grande en una sola mano; evitar que la cabeza se salga es más importante que la palanca. Tampoco he encontrado el mismo efecto con los destornilladores hexagonales o de vaso, sólo con los tornillos de cabeza plana y en cruz que pueden salirse.

En términos de un eje largo accionado por un motor, entonces no tendrá mucho efecto si el eje está accionando algo con lo que está firmemente unido. Sin embargo, añadir un acoplamiento flexible entre el motor y el eje tendrá un efecto similar, ya que permitirá que el motor gire en el eje de sus cojinetes y el eje en su eje, incluso si hay una pequeña desalineación.

Answer 4

Todos los que trabajan con tornillos y destornilladores saben que los destornilladores largos son más fuertes que los cortos.

Tengo y uso destornilladores pero no sé si eso es cierto.

Estoy razonablemente seguro de que la resistencia a la torsión del eje de un destornillador no depende de la longitud. Al menos no de forma apreciable. dentro del rango de longitudes de ejes de destornilladores que he encontrado (digamos de 1 cm a 20 cm).

Depende del material y del diámetro. Los diferentes tipos de acero tendrán diferentes resistencias.

Tensión máxima de torsión $T_{max} = ( \frac \pi {16}) \tau_{max} D^3$ donde $\tau_{max}$ es el esfuerzo cortante máximo del material y D es el diámetro de una varilla maciza de sección circular. Ref

Su mano puede ser capaz de ejercer más par de torsión en un mango más grande, pero la longitud del eje sin agarrar no tiene un efecto significativo en el par de torsión que puede entregar al extremo de la broca. En general, espero que los ejes de transmisión más cortos sean más fuertes, no más débiles.