Una polea es un dispositivo simple diseñado para facilitar el levantamiento de pesas al cambiar la dirección de la fuerza que se debe aplicar para mover el objeto. El tipo más básico de polea es simplemente una cuerda y una rueda, sin embargo, hay tres tipos diferentes de poleas y la física para cada tipo de polea es algo diferente.
Tipos de poleas
Hay son tres tipos básicos de poleas: poleas fijas, poleas móviles y sistemas de poleas combinadas. Una polea fija es una rueda que cuelga de una cuerda desde un objeto como una viga. Una cuerda se coloca sobre la rueda y un extremo se une al objeto que se va a levantar. El otro extremo se baja para levantar el objeto. Una polea fija permanece en el mismo lugar cuando levanta el objeto. Una polea móvil se cuelga de tal manera que se mueve cuando levanta el objeto. Un sistema de poleas combinadas se hace pasando la cuerda por dos o más poleas. Los cálculos simples de física se pueden usar para determinar la efectividad de un sistema de poleas.
Poleas móviles y fijas
Una polea fija no reduce la cantidad de fuerza necesaria para salvar la vida de un objeto. Si unes un extremo de la cuerda a un bloque de 50 libras, aún tienes que aplicar al menos 50 libras de fuerza para levantarlo cuando tiras del otro extremo, y en realidad necesitas un poco más, ya que también necesitas para mover la cuerda y superar la fricción. En términos de física, la polea fija no proporciona ninguna ventaja mecánica. Las poleas móviles le permiten levantar una carga con menos esfuerzo que las poleas fijas, por lo que producen una ventaja mecánica. Sin embargo, todavía son menos eficientes que las poleas combinadas, que funcionan distribuyendo la fuerza entre las diferentes secciones de la cuerda.
Sistemas de poleas combinadas
Los sistemas de poleas combinadas funcionan distribuyendo la fuerza necesaria para mover el objeto. En un sistema con dos poleas, la cuerda se divide en tres secciones. Una sección desciende desde el techo a la primera polea, donde se fija el peso. La segunda sección va desde la primera polea hasta la segunda polea en el techo. La tercera sección va desde la segunda polea hasta la persona que tira de la cuerda. Si el objeto pesa 300 libras, normalmente requeriría 300 libras de fuerza para moverlo. Sin embargo, con esta disposición de poleas combinadas, cada una de las tres secciones de cuerda requiere un tercio de la fuerza, por lo que la fuerza total necesaria para mover el objeto es de solo 100 libras. Esto se puede expresar como un cálculo de física: L es igual a F veces el número de secciones en la cuerda. L es igual al peso de la carga y F es igual a la cantidad de fuerza.
Cálculos
Usando la fórmula física simple de L = F multiplicada por el número de segmentos en la cuerda, es fácil calcule la cantidad de fuerza necesaria para levantar un objeto pesado con un sistema de poleas. Si la cuerda está dividida en cuatro secciones por su sistema de poleas, entonces la fuerza que ejerce en el otro extremo se multiplicará por cuatro. Por ejemplo, si el objeto a levantar pesa 1000 libras y usted ejerce 250 libras de fuerza en un sistema de poleas con cuatro secciones de cuerda, entonces podrá levantar el objeto porque 1000 = 250 veces 4. Sin embargo, la distancia al objeto debe levantarse también se multiplica por el mismo número, por lo que en lugar de levantar 1000 libras de una cierta distancia, estaría levantando 250 libras para una distancia cuatro veces mayor. Por esta razón, las poleas no son dispositivos muy eficientes a pesar de la ventaja mecánica que producen.
