Las Poleas
Una polea es una máquina simple formada por una rueda con una ranura por la que pasa una cuerda o cable. Permite cambiar la dirección de la fuerza aplicada y, en algunos casos, multiplicarla.
Polea Fija
El eje de la polea está fijo y no se desplaza.
- Función: Cambia la dirección de la fuerza, pero no la multiplica.
- Ventaja mecánica: $VM = 1$
- La fuerza aplicada es igual a la carga:
Ejemplos:
- Izar una bandera en un mástil
- Pozo con polea en la cima
Ventaja: Permite aplicar la fuerza hacia abajo para levantar una carga hacia arriba, lo que resulta más cómodo.
Polea Móvil
El eje de la polea está unido a la carga y se mueve con ella. Un extremo de la cuerda está fijo y el otro es donde se aplica la fuerza.
- Función: Multiplica la fuerza por 2.
- Ventaja mecánica: $VM = 2$
Inconveniente: Hay que desplazar la cuerda el doble de la distancia que sube la carga.
Ejemplos:
- Grúas de construcción
- Polipastos industriales
Sistema de Poleas (Polipasto)
Combinando poleas fijas y móviles se obtiene un polipasto, que multiplica aún más la fuerza.
La ventaja mecánica de un polipasto es igual al número de segmentos de cuerda que soportan la carga:
Donde $n$ es el número de tramos de cuerda que sostienen el bloque móvil.
Ejemplos de polipastos comunes:
- 1 polea móvil → 2 tramos → $VM = 2$
- 2 poleas móviles → 4 tramos → $VM = 4$
- 3 poleas móviles → 6 tramos → $VM = 6$
Relación entre fuerza y distancia
En un sistema de poleas se cumple el principio de conservación de la energía: lo que se gana en fuerza se pierde en distancia.
- Si $VM = 2$: aplicas la mitad de fuerza pero desplazas la cuerda el doble de distancia.
Ejemplo resuelto
Ejemplo: Un operario utiliza un polipasto con 4 tramos de cuerda para levantar una carga de 800 N. ¿Qué fuerza debe aplicar? ¿Cuánto debe tirar de la cuerda para subir la carga 1 m?
Ventaja mecánica:
Distancia de la cuerda:
El operario aplica solo 200 N pero debe jalar 4 m de cuerda para subir la carga 1 m.