Tema 3: Poleas Y Polipastos

Desde su existencia, el hombre se ha visto en la necesidad de levantar grandes objetos que su fuerza no le permitía, claros ejemplos están las piedras, árboles, entre otras. Gracias a su ingenio, el hombre ha aprendido distintos métodos y crear sistemas para realizar estos trabajos de una forma más fácil y rápida, a esto lo llamamos maquina simple; sus sistemas al principio eran sencillos, pero hoy en día, se han hecho más complejos.

1. LA POLEA SIMPLE
Una polea simple es una rueda en cuyo borde (llanta) se ha creado un surco (llamado garganta o canal) por donde puede deslizar una cuerda o un cable.

La garganta suele tener forma semicircular en las poleas que se utilizan con cuerdas mientras que, cuando se utilizan correas (tiras de caucho elásticas), su forma suele ser trapezoidal, plana o estriada como muestra la anterior figura.

La polea simple sirve para tres cosas:

1. Reducir el rozamiento de una cuerda en los cambios de dirección. Por ejemplo: las poleas que se utilizan en los tendederos de ropa.

2. Cambiar la dirección en la que se aplica una fuerza. Entonces recibe el nombre de polea de cable. Ésta es especialmente útil para elevar cargas.

Ambos tienen que realizar una fuerza igual al peso del objeto que quieren elevar, pero la utilización de la polea resulta mucho más cómoda y segura. El señor que utiliza una polea podría colgarse de la cuelga y quizá, simplemente con su peso, podría conseguir su objetivo. Si alguna vez tienes que levantar una carga y no tienes la suerte de contar con una polea, recuerda flexionar las piernas. De esa forma, tu espalda sufrirá mucho menos. 
3. La polea simple también puede servir para transmitir un movimiento giratorio de un eje a otro. Observa, por ejemplo, la taladradora de pie de la siguiente figura.

Formula para determinar la fuerza(F) en un sistema de polea fijo:

EJEMPLO:

L

La persona de la figura realiza la misma fuerza que lo que pesa(resistencia) la carretilla, dado que F=R.

2. LA POLEA MÓVIL
La polea móvil es una polea de gancho conectada a una cuerda que tiene uno de sus extremos anclado a un punto fijo y del otro se tira. Estas poleas giran sobre su eje y además se desplazan arrastrando la carga consigo.

La polea móvil permite que podemos levantar cargas haciendo menos fuerza. Por eso decimos que la polea móvil es una máquina multiplicadora de fuerza.

Es típico encontrar poleas móviles en las grúas. Suelen tener el aspecto de la figura inferior izquierda aunque, a veces, se montan varias poleas móviles sobre una misma armadura (figura inferior derecha):

Formula para determinar la fuerza(F) en un sistema de polea Movil:

EJEMPLO

Podemos observar en la figura que el peso es de 100 N, sin embargo la fuerza que hay que realizar es de 50 N, es decir la Mita, debido a la formula F=R/2.  

Al reemplazar obtenemos: F=100N/2; F=50N

3. POLIPASTOS
La incomodidad de utilizar una polea móvil para elevar cargas puede solventarse fácilmente utilizando una polea fija para invertir el sentido en el que debemos realizar la fuerza.
Un polipasto es una combinación de poleas fijas y móviles recorridas por una sola cuerda que tiene uno de sus extremos anclado a un punto fijo.

Utilidad

Se utilizan en talleres o industrias para elevar y colocar elementos y materiales muy pesados en las diferentes máquinas-herramientas o cargarlas y descargarlas de los camiones que las transportan. Suelen estar sujetos a un brazo giratorio acoplado a una máquina, o pueden ser móviles guiados por rieles colocados en los techos de las naves industriales.

Formula para determinar la fuerza(F) en un sistema de Polipastos:

EJEMPLO:

En la figura observamos que la fuerza aplicada en el polipasto es de solo 10kg, debido a la formula aplicada:  ; 
Reemplazando, F= 60kg/2*3; obtenemos, 
F=60kg/6; 
F= 10 kg.

Usos de la polea en la vida cotidiana

Una polea es una máquina simple, diseñada para aumentar la fuerza de elevación con una rueda de seguimiento y un cable, cuerda o cadena. Estos dispositivos útiles se aplican a menudo a la maquinaria moderna, con numerosos ejemplos de poleas que se encuentran en tu comunidad. Busca algunos sistemas comunes basados en poleas la próxima vez que vayas de compras, de paseo o a visitar una escuela local o teatro.

La polea aunque uno no lo crea se usa mucho en la vida diaria como es en el caso de:

Los ascensores

Los ascensores funcionan a través de un sistema de poleas electrónico de gran alcance. De hecho, los ascensores hacen uso de varios sistema de poleas y contrapesos para proporcionar el sistema de elevación con potencia y seguridad. A algunos diseñadores de edificios les gusta crear diseños en los que se puede ver la maquinaria interna del ascensor. Si te encuentras buscando en el pozo de un ascensor visible, busca los cables de acero gruesos, deslizándose a través de los tambores y sistemas de poleas para levantar la caja de la plataforma.

Los pozos

Los pasados de moda "pozos de los deseos" al estilo de los pozos de agua, a menudo están equipados con un sistema de poleas simple para ayudar a sacar agua (esto no debe confundirse con el sistema de manivela que gira y envuelve la cuerda atada a un cubo alrededor de un eje). Las poleas de pozos constan de una rueda montada sobre la cual se coloca una cuerda o cadena con un cubo conectado a uno o ambos extremos. La polea hace el trabajo de sacar el cubo más fácil de lo que podría ser para el usuario.

Las máquinas para ejercicios

La mayoría de máquinas para ejercicios de levantamiento de pesas, hacen uso de poleas como una forma de controlar el ángulo en el que los pesos se levantan manteniendo los mismos pesos en un lugar dedicado específicamente. Esto hace que el proceso de levantamiento de pesas sea más seguro y más eficaz para el usuario que lo que podrían ser los pesos libres si se usaran incorrectamente.

Las poleas de construcción

Las poleas para la construcción son algunas de las poleas más básicas y comunes, buenas para ver el funcionamiento básico de esta máquina simple. Estas poleas constan de una pista de rueda que se puede elevar a grandes alturas, equipada con cadenas o cuerdas conectadas a los ganchos. Estas poleas permiten que el equipo pueda subir o bajar a los trabajadores en las obras para que ellos no tenga que subir y bajar con el fin de obtener las herramientas o materiales que necesitan.

Los sistemas de teatro

En los teatros, las cortinas y los sistemas de vuelo funcionan con un sistema de poleas múltiples. Estas poleas se encuentran en lo alto, por encima del escenario donde la audiencia no puede verlas y son operadas desde el lado del escenario para subir y bajar las cortinas y las piezas del escenario durante una representación teatral.

VIDEOS

Actividad

1.      ¿Qué Es una polea? Dibuja una polea simple e indica sus partes

2.      ¿Qué es una polea móvil?  Dibuja una polea móvil y dibuja sus partes. ¿Qué diferencia hay entre una polea fija, una polea móvil y un polipasto?

3.      ¿Qué es un polipasto? Dibuja el polipasto más sencillo e indica que elementos lo forman.

4.      ¿Diga las razones por las cuales  son  importantes  las poleas, polipastos  hoy día?. Mencione ejemplos.

5.      Indaga sobre  qué sistema de poleas o polipastos existen en su casa, diga sus usos. En caso de no existir, diga cómo se utilizarían.

             6. Realiza los siguientes ejercicios aplicando la fórmula de poleas y polipastos:

              a) Se tiene el peso un objeto de 30 Kg, que se desea levantar con un polipasto que tiene 4                    poleas móviles. ¿Cuánto es el peso final  que hay que levantar?

              b) Una grúa con 3 poleas fijas y 5 móviles, levanta un auto de 800 kg. ¿Cuál es la fuerza                      final que debe realizar la grúa para levantar el automóvil?

          7. 

       8. Determina la fuerza que se debe hacer para levantar un objeto de 520 N de            peso utilizando las siguientes poleas y polipastos:

9. Dibuja un sistema con 4 poleas móviles y una fija. Si la carga para levantar es de 900 N, ¿qué fuerza habrá que aplicar para levantarla?


10. En el dibujo aparece un sistema de dos poleas fijas y una móvil. Si el peso que se quiere levantar es de 600 N, ¿con qué fuerza hay que tirar de la cuerda?

Agradecimientos

• https://poleasypolipastosolo.wordpress.com/2015/07/09/hola-mundo/
• https://www.edu.xunta.es/espazoAbalar/sites/espazoAbalar/files/datos/1464947673/contido/22_la_polea.html
• https://ismaelrubiano.files.wordpress.com/2014/05/poleas-y-polipastos.pdf
• https://eudotec.wordpress.com/tag/ejercicios-con-poleas-fijas-y-moviles/
• https://es.wikipedia.org/wiki/Polipasto