poleas
Para otros usos de este término, véase Polea (desambiguación).
Una polea, es una máquina simple que sirve para transmitir una fuerza. Se trata de una rueda, generalmente maciza y acanalada en su borde, que, con el curso de una cuerda o cable que se hace pasar por el canal ("garganta", se usa como elemento de transmisión para cambiar la dirección del movimiento en máquinas y mecanismos. Además, formando conjuntos —aparejos o polipastos— sirve para reducir la magnitud de la fuerza necesaria para mover un peso.
Según definición de Hatón de la Goupillière, «la polea es el punto de apoyo de una cuerda que moviéndose se arrolla sobre ella sin dar una vuelta completa»[1] actuando en uno de sus extremos la resistencia y en otro la potencia.
Contenido
1 Historia
2 Designación y tipos
3 Poleas simples
3.1 Polea simple fija
3.2 Polea simple móvil
4 Poleas compuestas
4.1 Polipastos o aparejos
5 Véase también
6 Referencias
7 Enlaces externos
HistoriaLa única nota histórica sobre su uso se debe a Plutarco, quien en su obra Vidas paralelas (c. 100 a. C.) relata que Arquímedes, en carta al rey Hierón de Siracusa, a quien lo unía gran amistad, afirmó que con una fuerza dada podía mover cualquier peso e incluso se jactó de que si existiera otra Tierra yendo a ella podría mover ésta. Hierón, asombrado, solicitó a Arquímedes que realizara una demostración. Acordaron que el objeto a mover fuera un barco de la armada del rey, ya que Hierón creía que éste no podría sacarse de la dársena y llevarse a dique seco sin el empleo de un gran esfuerzo y numerosos hombres. Según relata Plutarco, tras cargar el barco con muchos pasajeros y con las bodegas repletas, Arquímedes se sentó a cierta distancia y tirando de la cuerda alzó sin gran esfuerzo el barco, sacándolo del agua tan derecho y estable como si aún permaneciera en el mar.
Designación y tiposLos elementos constitutivos de una polea son la rueda o polea propiamente dicha, en cuya circunferencia (llanta) suele haber una acanaladura denominada "garganta" o "cajera" cuya forma se ajusta a la de la cuerda a fin de guiarla; las "armas", armadura en forma de U invertida o rectangular que la rodea completamente y en cuyo extremo superior monta un gancho por el que se suspende el conjunto, y el "eje", que puede ser fijo si está unido a las armas estando la polea atravesada por él ("poleas de ojo", o móvil si es solidario a la polea ("poleas de eje". Cuando, formando parte de un sistema de transmisión, la polea gira libremente sobre su eje, se denomina "loca".
Según su desplazamiento las poleas se clasifican en "fijas", aquellas cuyas armas se suspenden de un punto fijo (la estructura del edificio) y, por lo tanto, no sufren movimiento de traslación alguno cuando se emplean, y "móviles", que son aquellas en las que un extremo de la cuerda se suspende de un punto fijo y que durante su funcionamiento se desplazan, en general, verticalmente.
Cuando la polea obra independientemente se denomina "simple", mientras que cuando se encuentra reunida con otras formando un sistema recibe la denominación de "combinada" o "compuesta".
Poleas simplesLa polea simple se emplea para elevar pesos, consta de una sola rueda con la que hacemos pasar una cuerda.
Se emplea para cambiar el sentido de la fuerza haciendo más cómodo el levantamiento de la carga, entre otros motivos, porque nos ayudamos del peso del cuerpo para efectuar el esfuerzo, la fuerza que tenemos que hacer es la misma al peso a la que tenemos que levantar.
F=R
Hay dos clases de polea simple las cuales son:
Polea simple fijaLa manera más sencilla de utilizar una polea es colgar un peso en un extremo de la cuerda, y tirar del otro extremo para levantar el peso.
Una polea simple fija no produce una ventaja mecánica: la fuerza que debe aplicarse es la misma que se habría requerido para levantar el objeto sin la polea. La polea, sin embargo, permite aplicar la fuerza en una dirección más conveniente.Designación y tiposLos elementos constitutivos de una polea son la rueda o polea propiamente dicha, en cuya circunferencia (llanta) suele haber una acanaladura denominada "garganta" o "cajera" cuya forma se ajusta a la de la cuerda a fin de guiarla; las "armas", armadura en forma de U invertida o rectangular que la rodea completamente y en cuyo extremo superior monta un gancho por el que se suspende el conjunto, y el "eje", que puede ser fijo si está unido a las armas estando la polea atravesada por él ("poleas de ojo", o móvil si es solidario a la polea ("poleas de eje". Cuando, formando parte de un sistema de transmisión, la polea gira libremente sobre su eje, se denomina "loca".
Según su desplazamiento las poleas se clasifican en "fijas", aquellas cuyas armas se suspenden de un punto fijo (la estructura del edificio) y, por lo tanto, no sufren movimiento de traslación alguno cuando se emplean, y "móviles", que son aquellas en las que un extremo de la cuerda se suspende de un punto fijo y que durante su funcionamiento se desplazan, en general, verticalmente.
Cuando la polea obra independientemente se denomina "simple", mientras que cuando se encuentra reunida con otras formando un sistema recibe la denominación de "combinada" o "compuesta".
Poleas simplesLa polea simple se emplea para elevar pesos, consta de una sola rueda con la que hacemos pasar una cuerda.
Se emplea para cambiar el sentido de la fuerza haciendo más cómodo el levantamiento de la carga, entre otros motivos, porque nos ayudamos del peso del cuerpo para efectuar el esfuerzo, la fuerza que tenemos que hacer es la misma al peso a la que tenemos que levantar.
Hay dos clases de polea simple las cuales son:
Polea simple fijaLa manera más sencilla de utilizar una polea es colgar un peso en un extremo de la cuerda, y tirar del otro extremo para levantar el peso.
Una polea simple fija no produce una ventaja mecánica: la fuerza que debe aplicarse es la misma que se habría requerido para levantar el objeto sin la polea. La polea, sin embargo, permite aplicar la fuerza en una dirección más conveniente.
Polea simple móvilUna forma alternativa de utilizar la polea es fijarla a la carga un extremo de la cuerda al soporte, y tirar del otro extremo para levantar a la polea y la carga.
La polea simple móvil produce una ventaja mecánica: la fuerza necesaria para levantar la carga es justamente la mitad de la fuerza que habría sido requerida para levantar la carga sin la polea. Por el contrario, la longitud de la cuerda de la que debe tirarse es el doble de la distancia que se desea hacer subir a la carga.
Poleas compuestas
Esquema de la ventaja mecánica que se obtiene con diversas poleas compuestas. Polipastos o aparejosEl polipasto (del latín polyspaston, y éste del griego πολύσπαστον), es la configuración más común de polea compuesta. En un polipasto, las poleas se distribuyen en dos grupos, uno fijo y uno móvil. En cada grupo se instala un número arbitrario de poleas. La carga se une al grupo móvil.3. INTRODUCCIÓN
Desde el principio el hombre se ha visto en la necesidad de levantar grandes objetos que solo su fuerza no le permitía mover, como es el caso de piedras, árboles, entre muchas otras; el ingenio del hombre le ha permitido aprender distintos métodos y crear sistemas para realizar estos trabajos de una forma más fácil y rápida, a eso lo llamo maquina simple; sus sistemas al principio eran sencillos , pero con el paso del tiempo se han hecho tan complejos como los que usamos ahora.
4. OBJETIVOS
•Estudiar de una forma muy sencilla lo que es un sistema.
•Conocer las ventajas de usar un sistema.
•La relación que existe entre la cantidad de sistema (poleas) y la eficiencia en su trabajo.
•Comparar las diferentes clases de ventajas mecánicas que se pueden obtener con los diferentes sistemas.
•Descubrir que tan eficiente puede ser los distintos sistemas de poleas diseñados en el laboratorio.
•Desarrollar los conceptos de fuerza, masa y trabajo.
•Analizar los diferentes sistemas de poleas elaborados.
5. MARCO TEÓRICO
Para empezar definiremos lo que es una polea. Una polea es una maquina simple construida por una rueda móvil, alrededor de un eje y que tiene un canal en la periferia por la que pasa una cuerda, en cuyos extremos están aplicadas dos fuerzas.
Existen poleas fijas y móviles, estas ya han sido clasificadas de acuerdo a su uso y objetividad.
MAQUINAS SIMPLES
Una máquina simple es un dispositivo que modifica una fuerza. Su objeto es ejercer una fuerza sobre un cuerpo, que sea distinta a la aplicada sobre la maquina desde el exterior.
Esquematizamos una maquina en la cual se supone que se levanta un peso W a una altura h, como aplicando una fuerza F que actúa sobre un recorrido S, con velocidad constante.
Del principio de la conservación de la energía tenemos :
; de donde :
Fs = trabajo que hace la fuerza F.
Wh = trabajo que hace el peso w (trabajo útil)
T= Trabajo que se hace dentro de la máquina y contra las fuerzas de rozamiento.
Si la máquina fuera ideal, no tendríamos el trabajo T y el peso levantado w' será superior. La ecuación anterior se reduce, por lo tanto a se define:
Ventaja mecánica actual
Ventaja mecánica ideal
Rendimiento de la máquina
La figura representa una máquina de Atwood. Se supone que la masa m1 es mayor que la masa m2 y que la polea tiene un momento de inercia l y un radio r.Una polea, garrucha, carrucha, trocla, trócola o carrillo, una de las máquinas simples, es una rueda, generalmente maciza y acanalada, que con el concurso de una cuerda se usa como elemento de transmisión en máquinas y mecanismos para cambiar la dirección del movimiento o su velocidad y formando conjuntos —aparejos o polipastos— para además reducir la magnitud de la fuerza necesaria para mover un peso. Según definición de Hatón de la Goupillière «la polea es el punto de apoyo de una cuerda que moviéndose se arrolla sobre ella sin dar una vuelta completa»[1] actuando en uno de sus extremos la resistencia y en otro la potencia.
No se sabe quién inventó la polea ni cuándo; la única nota histórica sobre su uso se debe a Plutarco quien en su obra Vidas paralelas (c. 100 adC) relata que Arquímedes, en carta al rey Hierón de Siracusa, a quien unía gran amistad, afirmó que con una fuerza dada podía mover cualquier peso e incluso se jactó de que si existiera otra Tierra yendo a ella podría mover ésta. Hierón, asombrado, solicitó a Arquímedes que realizara una demostración acordando ambos que fuera un barco de la armada del rey el objeto a mover ya que Hierón creía que éste no podría sacarse de la dársena y llevarse a dique seco sin el empleo de un gran esfuerzo y numerosos hombres. Según relata Plutarco tras cargar el barco con muchos pasajeros y con las bodegas repletas, Arquímedes se sentó a cierta distancia y halando laDe las conclusiones de los análisis de las poleas fijas y móviles se desprende que desde un punto de vista mecánico la eficiencia de un sistema de poleas dependerá del número de poleas movibles que emplee en tanto el uso de poleas fijas no comporta ventaja mecánica alguna. Además, la ventaja máxima se obtendrá cuando los ramales sean paralelos.
Teniendo esto en cuenta la disposición más eficiente de un conjunto de poleas es la mostrada en la figura de la izquierda.
Polea diferencial.Cada sucesiva polea movible divide por la mitad la resistencia aplicada: el ramal de la primera polea que es a su vez resistencia de la segunda polea soporta una fuerza igual a la mitad del peso; igualmente el ramal de la segunda polea, a su vez resistencia de la tercera polea soporta una cuarta parte del peso, etc. Si se emplean n poleas movibles, la ventaja mecánica será:
cuerda arrastró sin gran esfuerzo el barco sacándolo del agua tan derecho y estable como si aún permaneciera en el mar.Para arrastrar algunos objetos pesados se emplea una rueda que gira libremente sobre un eje y
que está provista de una llanta con una forma apropiada para pasar una cuerda u objeto similar.
Este mecanismo es lo que se conoce como una polea, que constituye uno de los casos especiales
de la palanca y pertenece al conjunto denominado como máquinas simples. La ventaja que nos
proporciona es facilitar la aplicación de la fuerza. A partir de sus distintos tipos se consiguen diferentes
combinaciones en función de la actividad a la que van a ser destinadas.
Para otros usos de este término, véase Polea (desambiguación).
Una polea, es una máquina simple que sirve para transmitir una fuerza. Se trata de una rueda, generalmente maciza y acanalada en su borde, que, con el curso de una cuerda o cable que se hace pasar por el canal ("garganta", se usa como elemento de transmisión para cambiar la dirección del movimiento en máquinas y mecanismos. Además, formando conjuntos —aparejos o polipastos— sirve para reducir la magnitud de la fuerza necesaria para mover un peso.
Según definición de Hatón de la Goupillière, «la polea es el punto de apoyo de una cuerda que moviéndose se arrolla sobre ella sin dar una vuelta completa»[1] actuando en uno de sus extremos la resistencia y en otro la potencia.
Contenido
1 Historia
2 Designación y tipos
3 Poleas simples
3.1 Polea simple fija
3.2 Polea simple móvil
4 Poleas compuestas
4.1 Polipastos o aparejos
5 Véase también
6 Referencias
7 Enlaces externos
HistoriaLa única nota histórica sobre su uso se debe a Plutarco, quien en su obra Vidas paralelas (c. 100 a. C.) relata que Arquímedes, en carta al rey Hierón de Siracusa, a quien lo unía gran amistad, afirmó que con una fuerza dada podía mover cualquier peso e incluso se jactó de que si existiera otra Tierra yendo a ella podría mover ésta. Hierón, asombrado, solicitó a Arquímedes que realizara una demostración. Acordaron que el objeto a mover fuera un barco de la armada del rey, ya que Hierón creía que éste no podría sacarse de la dársena y llevarse a dique seco sin el empleo de un gran esfuerzo y numerosos hombres. Según relata Plutarco, tras cargar el barco con muchos pasajeros y con las bodegas repletas, Arquímedes se sentó a cierta distancia y tirando de la cuerda alzó sin gran esfuerzo el barco, sacándolo del agua tan derecho y estable como si aún permaneciera en el mar.
Designación y tiposLos elementos constitutivos de una polea son la rueda o polea propiamente dicha, en cuya circunferencia (llanta) suele haber una acanaladura denominada "garganta" o "cajera" cuya forma se ajusta a la de la cuerda a fin de guiarla; las "armas", armadura en forma de U invertida o rectangular que la rodea completamente y en cuyo extremo superior monta un gancho por el que se suspende el conjunto, y el "eje", que puede ser fijo si está unido a las armas estando la polea atravesada por él ("poleas de ojo", o móvil si es solidario a la polea ("poleas de eje". Cuando, formando parte de un sistema de transmisión, la polea gira libremente sobre su eje, se denomina "loca".
Según su desplazamiento las poleas se clasifican en "fijas", aquellas cuyas armas se suspenden de un punto fijo (la estructura del edificio) y, por lo tanto, no sufren movimiento de traslación alguno cuando se emplean, y "móviles", que son aquellas en las que un extremo de la cuerda se suspende de un punto fijo y que durante su funcionamiento se desplazan, en general, verticalmente.
Cuando la polea obra independientemente se denomina "simple", mientras que cuando se encuentra reunida con otras formando un sistema recibe la denominación de "combinada" o "compuesta".
Poleas simplesLa polea simple se emplea para elevar pesos, consta de una sola rueda con la que hacemos pasar una cuerda.
Se emplea para cambiar el sentido de la fuerza haciendo más cómodo el levantamiento de la carga, entre otros motivos, porque nos ayudamos del peso del cuerpo para efectuar el esfuerzo, la fuerza que tenemos que hacer es la misma al peso a la que tenemos que levantar.
F=R
Hay dos clases de polea simple las cuales son:
Polea simple fijaLa manera más sencilla de utilizar una polea es colgar un peso en un extremo de la cuerda, y tirar del otro extremo para levantar el peso.
Una polea simple fija no produce una ventaja mecánica: la fuerza que debe aplicarse es la misma que se habría requerido para levantar el objeto sin la polea. La polea, sin embargo, permite aplicar la fuerza en una dirección más conveniente.Designación y tiposLos elementos constitutivos de una polea son la rueda o polea propiamente dicha, en cuya circunferencia (llanta) suele haber una acanaladura denominada "garganta" o "cajera" cuya forma se ajusta a la de la cuerda a fin de guiarla; las "armas", armadura en forma de U invertida o rectangular que la rodea completamente y en cuyo extremo superior monta un gancho por el que se suspende el conjunto, y el "eje", que puede ser fijo si está unido a las armas estando la polea atravesada por él ("poleas de ojo", o móvil si es solidario a la polea ("poleas de eje". Cuando, formando parte de un sistema de transmisión, la polea gira libremente sobre su eje, se denomina "loca".
Según su desplazamiento las poleas se clasifican en "fijas", aquellas cuyas armas se suspenden de un punto fijo (la estructura del edificio) y, por lo tanto, no sufren movimiento de traslación alguno cuando se emplean, y "móviles", que son aquellas en las que un extremo de la cuerda se suspende de un punto fijo y que durante su funcionamiento se desplazan, en general, verticalmente.
Cuando la polea obra independientemente se denomina "simple", mientras que cuando se encuentra reunida con otras formando un sistema recibe la denominación de "combinada" o "compuesta".
Poleas simplesLa polea simple se emplea para elevar pesos, consta de una sola rueda con la que hacemos pasar una cuerda.
Se emplea para cambiar el sentido de la fuerza haciendo más cómodo el levantamiento de la carga, entre otros motivos, porque nos ayudamos del peso del cuerpo para efectuar el esfuerzo, la fuerza que tenemos que hacer es la misma al peso a la que tenemos que levantar.
Hay dos clases de polea simple las cuales son:
Polea simple fijaLa manera más sencilla de utilizar una polea es colgar un peso en un extremo de la cuerda, y tirar del otro extremo para levantar el peso.
Una polea simple fija no produce una ventaja mecánica: la fuerza que debe aplicarse es la misma que se habría requerido para levantar el objeto sin la polea. La polea, sin embargo, permite aplicar la fuerza en una dirección más conveniente.
Polea simple móvilUna forma alternativa de utilizar la polea es fijarla a la carga un extremo de la cuerda al soporte, y tirar del otro extremo para levantar a la polea y la carga.
La polea simple móvil produce una ventaja mecánica: la fuerza necesaria para levantar la carga es justamente la mitad de la fuerza que habría sido requerida para levantar la carga sin la polea. Por el contrario, la longitud de la cuerda de la que debe tirarse es el doble de la distancia que se desea hacer subir a la carga.
Poleas compuestas
Esquema de la ventaja mecánica que se obtiene con diversas poleas compuestas. Polipastos o aparejosEl polipasto (del latín polyspaston, y éste del griego πολύσπαστον), es la configuración más común de polea compuesta. En un polipasto, las poleas se distribuyen en dos grupos, uno fijo y uno móvil. En cada grupo se instala un número arbitrario de poleas. La carga se une al grupo móvil.3. INTRODUCCIÓN
Desde el principio el hombre se ha visto en la necesidad de levantar grandes objetos que solo su fuerza no le permitía mover, como es el caso de piedras, árboles, entre muchas otras; el ingenio del hombre le ha permitido aprender distintos métodos y crear sistemas para realizar estos trabajos de una forma más fácil y rápida, a eso lo llamo maquina simple; sus sistemas al principio eran sencillos , pero con el paso del tiempo se han hecho tan complejos como los que usamos ahora.
4. OBJETIVOS
•Estudiar de una forma muy sencilla lo que es un sistema.
•Conocer las ventajas de usar un sistema.
•La relación que existe entre la cantidad de sistema (poleas) y la eficiencia en su trabajo.
•Comparar las diferentes clases de ventajas mecánicas que se pueden obtener con los diferentes sistemas.
•Descubrir que tan eficiente puede ser los distintos sistemas de poleas diseñados en el laboratorio.
•Desarrollar los conceptos de fuerza, masa y trabajo.
•Analizar los diferentes sistemas de poleas elaborados.
5. MARCO TEÓRICO
Para empezar definiremos lo que es una polea. Una polea es una maquina simple construida por una rueda móvil, alrededor de un eje y que tiene un canal en la periferia por la que pasa una cuerda, en cuyos extremos están aplicadas dos fuerzas.
Existen poleas fijas y móviles, estas ya han sido clasificadas de acuerdo a su uso y objetividad.
MAQUINAS SIMPLES
Una máquina simple es un dispositivo que modifica una fuerza. Su objeto es ejercer una fuerza sobre un cuerpo, que sea distinta a la aplicada sobre la maquina desde el exterior.
Esquematizamos una maquina en la cual se supone que se levanta un peso W a una altura h, como aplicando una fuerza F que actúa sobre un recorrido S, con velocidad constante.
Del principio de la conservación de la energía tenemos :
; de donde :
Fs = trabajo que hace la fuerza F.
Wh = trabajo que hace el peso w (trabajo útil)
T= Trabajo que se hace dentro de la máquina y contra las fuerzas de rozamiento.
Si la máquina fuera ideal, no tendríamos el trabajo T y el peso levantado w' será superior. La ecuación anterior se reduce, por lo tanto a se define:
Ventaja mecánica actual
Ventaja mecánica ideal
Rendimiento de la máquina
La figura representa una máquina de Atwood. Se supone que la masa m1 es mayor que la masa m2 y que la polea tiene un momento de inercia l y un radio r.Una polea, garrucha, carrucha, trocla, trócola o carrillo, una de las máquinas simples, es una rueda, generalmente maciza y acanalada, que con el concurso de una cuerda se usa como elemento de transmisión en máquinas y mecanismos para cambiar la dirección del movimiento o su velocidad y formando conjuntos —aparejos o polipastos— para además reducir la magnitud de la fuerza necesaria para mover un peso. Según definición de Hatón de la Goupillière «la polea es el punto de apoyo de una cuerda que moviéndose se arrolla sobre ella sin dar una vuelta completa»[1] actuando en uno de sus extremos la resistencia y en otro la potencia.
No se sabe quién inventó la polea ni cuándo; la única nota histórica sobre su uso se debe a Plutarco quien en su obra Vidas paralelas (c. 100 adC) relata que Arquímedes, en carta al rey Hierón de Siracusa, a quien unía gran amistad, afirmó que con una fuerza dada podía mover cualquier peso e incluso se jactó de que si existiera otra Tierra yendo a ella podría mover ésta. Hierón, asombrado, solicitó a Arquímedes que realizara una demostración acordando ambos que fuera un barco de la armada del rey el objeto a mover ya que Hierón creía que éste no podría sacarse de la dársena y llevarse a dique seco sin el empleo de un gran esfuerzo y numerosos hombres. Según relata Plutarco tras cargar el barco con muchos pasajeros y con las bodegas repletas, Arquímedes se sentó a cierta distancia y halando laDe las conclusiones de los análisis de las poleas fijas y móviles se desprende que desde un punto de vista mecánico la eficiencia de un sistema de poleas dependerá del número de poleas movibles que emplee en tanto el uso de poleas fijas no comporta ventaja mecánica alguna. Además, la ventaja máxima se obtendrá cuando los ramales sean paralelos.
Teniendo esto en cuenta la disposición más eficiente de un conjunto de poleas es la mostrada en la figura de la izquierda.
Polea diferencial.Cada sucesiva polea movible divide por la mitad la resistencia aplicada: el ramal de la primera polea que es a su vez resistencia de la segunda polea soporta una fuerza igual a la mitad del peso; igualmente el ramal de la segunda polea, a su vez resistencia de la tercera polea soporta una cuarta parte del peso, etc. Si se emplean n poleas movibles, la ventaja mecánica será:
cuerda arrastró sin gran esfuerzo el barco sacándolo del agua tan derecho y estable como si aún permaneciera en el mar.Para arrastrar algunos objetos pesados se emplea una rueda que gira libremente sobre un eje y
que está provista de una llanta con una forma apropiada para pasar una cuerda u objeto similar.
Este mecanismo es lo que se conoce como una polea, que constituye uno de los casos especiales
de la palanca y pertenece al conjunto denominado como máquinas simples. La ventaja que nos
proporciona es facilitar la aplicación de la fuerza. A partir de sus distintos tipos se consiguen diferentes
combinaciones en función de la actividad a la que van a ser destinadas.