Por qué funciona una polea

Si alguna vez has mirado el extremo de una grúa, o si has utilizado un polipasto de motor o un aparejo, o si has mirado la jarcia de un velero, habrás visto una polea y un aparejo en funcionamiento. Una polea y un aparejo es una disposición de cuerdas y poleas que permite intercambiar fuerza por distancia. En esta edición de Cómo Funcionan las Cosas veremos cómo funciona un bloque y un aparejo, y también examinaremos otros dispositivos que multiplican la fuerza. Imagina que tienes un peso de 100 libras (45,4 kilogramos) suspendido de una cuerda, como se muestra aquí. Si la cuerda tiene 30,5 metros de largo y quieres elevar el peso 30 metros, tienes que tirar de 30 metros de cuerda para hacerlo. Esto es sencillo y obvio. Ahora imagina que añades una polea a la mezcla, ¿cambia algo? La verdad es que no. Lo único que cambia es la dirección de la fuerza que tienes que aplicar para levantar el peso. Sigues teniendo que aplicar 100 libras de fuerza para mantener el peso suspendido, y sigues teniendo que enrollar 100 pies de cuerda para levantar el peso 100 pies.La siguiente figura muestra la disposición después de añadir una segunda polea:

Calculadora del peso de la polea

Reconocida por la historia como una de las mayores “seis máquinas simples” jamás creadas, el primer uso documentado de la polea fue realizado por el científico griego Arquímedes alrededor del año 250 a.C. Se cree que casi con toda seguridad se utilizó en la creación del famoso Stonehenge, en el Reino Unido.

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Dejando a un lado la historia, hay seis aspectos que hay que tener en cuenta a la hora de montar un sistema de poleas: La función, la elevación con una polea, la elevación con un bloque y un aparejo, la ventaja mecánica, la fuerza y el trabajo, y la fricción.

Un sistema de poleas y aparejos se utiliza con mayor frecuencia cuando no se puede utilizar una máquina de gran potencia para levantar cargas pesadas. Por esta razón, se requiere la fuerza de elevación del hombre y es aquí donde se puede ver el sistema utilizado, por ejemplo, en un barco con velas (ya que una grúa de alta resistencia sería muy poco práctica de utilizar).

Una polea estándar es simplemente una rueda simple sobre un eje con una cuerda que pasa por encima. Para una elevación básica de 100 libras, se podría fijar una sola polea estacionaria a las vigas de un edificio, pasar una cuerda por ella y luego fijar un extremo de la cuerda directamente a la carga de 100 libras. El otro extremo de la cuerda sirve para tirar manualmente de la carga para moverla. En este caso, cada vez que se tire de la cuerda un pie con 100 libras de fuerza, la carga se levantará un pie. Si se ejerce menos de 100 libras de fuerza de elevación, la carga no se moverá en absoluto.

Cómo funcionan las poleas

Foto: Una polea montada en un enorme bastidor de elevación para que su uso sea más seguro. Gracias al poder de las poleas, una persona puede levantar mucho más que su propio peso sin forzar ningún músculo, porque varias cuerdas o cadenas soportan el peso extra. Foto de R. B. Hotard por cortesía del Cuerpo de Marines de EE.UU.

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Foto: Las ruedas de la polea y el gancho de una gran grúa. Cualquier peso que cuelgue de la parte inferior de este gancho será soportado por los 16 tramos de cable que hay encima. Cuantos más tramos de cuerda se enrollen alrededor de una rueda de polea, más fácil será levantarla. Foto de Jet Lowe, Historic American Engineering Record (HAER), cortesía de la Biblioteca del Congreso de los Estados Unidos.

Foto: ¿Cuánta fuerza tiene un newton? Esta naranja tiene una masa de unos 100 g (0,1 kg), así que necesito suministrar 1 N (un newton) de fuerza para mantenerla en el aire. En términos generales, decimos que la naranja “pesa” 100g; en sentido estricto, pesa 1N.

es de 80 kg, su peso es realmente de 800 newtons. Pero en el lenguaje cotidiano, tendemos a confundir masa y peso y hablamos de pesos en kilogramos (o libras). Del mismo modo, aunque el kilogramo es una unidad de masa, no de fuerza, está bien hablar de una fuerza equivalente a una masa determinada porque todas las masas

Polea

Una polea de cuerda es un sistema que utiliza cuerdas de fibra y ruedas de plástico, metal, madera u otros materiales para levantar o mover objetos. Este sistema se conoce a veces como polea y aparejo, y su finalidad es transferir cargas pesadas a través del sistema para facilitar el movimiento de objetos pesados contra la gravedad. El sistema de poleas de cuerda es generalmente barato en comparación con otros sistemas de poleas, y viene en una variedad de tamaños, características y accesorios incluidos en función del uso previsto del sistema.

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El número de poleas en un sistema de poleas de cuerda variará según el propósito del sistema de poleas. Si se añaden demasiadas poleas, la fricción en el sistema impedirá gran parte de la ventaja del sistema de poleas, ya que la fuerza ejercida al tirar de la cuerda a través del sistema aumentará. Sin embargo, con la cantidad correcta de poleas en el sistema de poleas de cuerda, la ventaja mecánica de mover el objeto aumentará. Si, por ejemplo, se utiliza una polea, se considera que la cuerda está dividida en dos partes; cada parte de la cuerda levantará una determinada cantidad de peso, por lo que la cantidad de peso que se puede levantar se duplicará efectivamente al pasar la cuerda por la polea. Dos poleas dividirán la cuerda en tres secciones, triplicando la cantidad que el sistema puede mover.