Poleas y polipastos
¿Para qué sirven las poleas?
Las poleas son máquinas simples que se utilizan para facilitar el levantamiento de objetos pesados.
Por ejemplo, si una persona quiere levantar un cubo muy pesado, puede usar una polea fija: al tirar de la cuerda hacia abajo, la polea cambia la dirección de la fuerza, permitiendo que la persona aproveche mejor su peso y fuerza.
Si se añade un sistema de poleas móviles, el esfuerzo necesario será aún menor.
Los ascensores necesitan un sistema de poleas para levantar grandes pesos, como la cabina y las personas dentro de ella, con motores relativamente pequeños.
Polea fija
Una polea es una rueda que tiene un surco alrededor (para que pase una cuerda) y está sujeta a un lugar fijo, como una pared o el techo.
Aunque está firmemente anclada y no se mueve de su lugar, la rueda puede girar. Cuando tiras de un lado de la cuerda, la rueda gira y permite que algo pesado se eleve o baje desde el otro extremo.
La polea fija no reduce la fuerza que necesitas para levantar el objeto, pero sí cambia la dirección en la que aplicas la fuerza. Por ejemplo, en lugar de levantar algo hacia arriba con las manos, puedes tirar hacia abajo de la cuerda, lo que suele ser más cómodo.
Por ejemplo:
Si P = 10 Kg es el peso que queremos levantar.
F = 10 Kg es la fuerza que tendremos que hacer.
P = F
Polea móvil
Una polea móvil es similar a una polea fija, pero con una diferencia importante: la polea móvil no está anclada en un lugar, sino que se mueve junto con la carga que estás levantando.
De esta manera permite distribuir la fuerza que quieres levantar entre los dos extremos de la cuerda. Cada uno de los extremos soportará solamente la mitad de la fuerza. En general uno de los extremos de la cuerda se sujeta en el techo de manera que la persona que levanta la carga sólo realizará la mitad de la fuerza.
Fíjate que la polea móvil es una polea que se mueve con la carga que queremos levantar.
La polea móvil es un mecanismo que apenas se usa aisladamente. Pero sí en combinación con otras poleas, como verás en el siguiente apartado.
Si P = 10 Kg es el peso que queremos levantar.
F = 5 Kg es la fuerza que tendremos que hacer.
F = P/2
Polipasto
El polipasto más sencillo es el que está formado por dos poleas: una polea fija y una móvil. La cuerda anclada a la pared pasa primero por la polea móvil y luego por la polea fija. Cuando tiras de la cuerda, la polea móvil divide la fuerza en dos y la polea fija cambia la dirección de la fuerza.
Si P = 10 Kg es el peso que queremos levantar.
F = 5 Kg es la fuerza que tendremos que hacer.
F = P/2
Parece igual que la polea móvil, pero sabemos que en este caso para levantar la carga tiramos hacia abajo, que es mucho más cómodo.
Otras formas
Un mismo polipasto puede configurarse de diferentes maneras según la posición del soporte de la cuerda. Cuando el soporte se coloca en la carga en lugar de un punto fijo, el sistema ocupa menos espacio, ya que la distribución de las poleas y la cuerda se compacta. Sin embargo, esta modificación no altera la fuerza necesaria para levantar la carga, ya que las propiedades mecánicas del polipasto permanecen iguales. Esta flexibilidad en el diseño permite adaptar el polipasto a espacios más reducidos sin perder eficiencia.
Otros polipastos
Existen otros polipastos que reducen todavía más la fuerza. Podemos conseguirlos aumentando el número de poleas móviles.
- Es como si 4 personas tirasen de cada polea móvil. Por tanto, la fuerza se divide entre cuatro.
- Utilizaremos también dos poleas fijas, pero recuerda que estas únicamente varían la dirección de la fuerza.
Por tanto
F = P/4
Lectura facilitada
¿Para qué sirven las poleas?
Las poleas facilitan el levantamiento de objetos pesados.
Prueba en esta animación los diferentes tipos de poleas:
Los ascensores usan poleas para mover grandes pesos con motores pequeños.
Polea fija
Está sujeta en un lugar y permite levantar un objeto cambiando la dirección de la fuerza.
No reduce el esfuerzo, pero es más cómodo tirar hacia abajo que levantar con las manos.
Ejemplo: Si el peso es 10 kg, la fuerza necesaria es 10 kg.
Polea móvil
Se mueve con la carga y reduce el esfuerzo a la mitad.
Distribuye la carga en dos partes, reduciendo la fuerza necesaria.
Ejemplo: Si el peso es 10 kg, la fuerza necesaria es 5 kg.
Polipasto
Combina una polea fija y una móvil para reducir aún más el esfuerzo.
Divide la fuerza en dos y cambia la dirección de la cuerda.
Ejemplo: Si el peso es 10 kg, la fuerza necesaria es 5 kg.
Otras formas
Se pueden diseñar polipastos de distintas maneras.
Si el soporte se coloca en la carga en vez de un punto fijo, ocupa menos espacio sin perder eficiencia.
Otros polipastos
Más poleas móviles reducen aún más la fuerza necesaria.
Si se usan 4 poleas móviles, la fuerza se divide entre 4.
Ejemplo: Si el peso es 10 kg, la fuerza necesaria es 2.5 kg.
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