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Las poleas son ruedas que tienen el perímetro exterior diseñado especialmente para
facilitar el contacto con cuerdas o correas.
Fue Arquímedes el que inventó el sistema de poleas como instrumento para multiplicar el valor de una fuerza. Se dice que él solo fue capaz de mover un barco varado en el puerto de Siracusa empleando un sistema de poleas.

En toda polea se distinguen tres partes: cuerpo, cubo y garganta.

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*El cuerpo es el elemento que une el cubo con la garganta. En algunos tipos de poleas está formado por radios o aspas para reducir peso y facilitar la ventilación de las máquinas en las que se instalan.

  • El cubo es la parte central que comprende el agujero, permite aumentar el grosor de la polea para aumentar su estabilidad sobre el eje. Suele incluir un chavetero que facilita la unión de la polea con el eje o árbol (para que ambos giren solidarios).
  • La garganta (o canal ) es la parte que entra en contacto con la cuerda o la correa y está especialmente diseñada para conseguir el mayor agarre posible. La parte más profunda recibe el nombre de llanta. Puede adoptar distintas formas (plana, semicircular, triangular...) pero la más empleada hoy día es la trapezoidal.


Utilidad
Básicamente la polea se utiliza para dos fines: cambiar la dirección de una fuerza mediante cuerdas o transmitir un movimiento giratorio de un eje a otro mediante correas.
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    En el primer caso tenemos una polea de cable que puede emplearse bajo la forma de polea **fija**, polea**móvil**o **polipasto**. Su utilidad se centra en la elevación de cargas (pastecas, grúas, ascensores...), cierre de cortinas, movimiento de puertas automáticas, etc.






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  • En el segundo caso tenemos una polea de correa que es de mucha utilidad para acoplar motores eléctricos a otras máquinas (compresores, taladros, ventiladores, generadores eléctricos, sierras...) pues permite trasladar un movimiento giratorio de un eje a otro. Con este tipo de poleas se construyen mecanismos como el multiplicador de velocidad, la caja de velocidad y eltren de poleas.


  • Las poleas empleadas para tracción y elevación de cargas tienen el perímetro acanalado en forma de semicírculo (para alojar cuerdas), mientras que las
    empleadas para la transmisión de movimientos entre ejes suelen tenerlo trapezoidal
    o plano (en automoción también se emplean correas estriadas y dentadas).

  • Las poleas sirven para elevar cargas con más comodidad porque cambian la dirección de la fuerza (las poleas simples cambian el sentido de la fuerza, las poleas compuestas pueden cambiar incluso la dirección). Pero lo más importante es que también se puede dividir la fuerza para elevar una gran carga si se combinan las poleas formando un polipasto.

TIPOS DE POLEAS
El término polea designa a una máquina utilizada para la transmisión de fuerza. Consiste en una rueda surcada en el borde, donde se coloca una soga, y se emplea con el objetivo de cambiar el sentido de la fuerza o disminuirla considerablemente.

Las poleas se pueden clasificar de la siguiente manera:

POLEAS SIMPLES:
esta clase de poleas se utiliza para levantar una determinada carga. Cuenta con una única rueda, a través de la cual se pasa la soga. Las poleas simples direccionan de la manera más cómoda posible el peso de la carga.
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Existen dos tipos de poleas simples:POLEAS FIJAS:consiste en un sistema donde la polea se encuentra sujeta a la viga. De esta manera, su propósito consiste en direccionar de forma distinta la fuerza ejercida, permitiendo la adopción de una posición estratégica para tirar de la cuerda. Las poleas fijas no aportan ninguna ventaja mecánica. Es decir, la fuerza aplicada es igual a la que se tendría que haber empleado para elevar el objeto sin la utilización de la polea.
  • POLEAS MÓVILES:esta clase de poleas son aquellas que están unidas a la carga y no a la viga, como el caso anterior. Se compone de dos poleas: la primera esta fija al soporte mientras que la segunda se encuentra adherida a la primera a través de una cuerda. Las poleas móviles permiten multiplicar la fuerza ejercida, debido a que el objeto es tolerado por las dos secciones de la soga. De esta manera, la fuerza aplicada se reduce a la mitad. Y la distancia a la que se debe tirar de la cuerda es del doble.


POLEAS COMPUESTAS:
el sistema de poleas compuestas se utiliza con el propósito de alcanzar una amplia ventaja de carácter mecánico, levantando objetos de gran peso con un esfuerzo mínimo. Para su ejecución se emplean poleas fijas y móviles. Con la primera se cambia la dirección de la fuerza a realizar. El sistema de poleas móviles más común es el polipasto, cuyas características se detallan a continuación:

  • POLIPASTO O APAREJO:en este sistema las poleas están ubicadas en dos conjuntos, en el primero se encuentran las poleas fijas y en el segundo las móviles. El objeto o la carga se acopla al segundo grupo. Los polipastos cuentan con una gran diversidad de tamaños. Aquellos más diminutos son ejecutados a mano, mientras que los de mayor tamaño cuentan con un motor.
POLEA 2.gif
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Un polipasto es un conjunto de poleas combinadas de tal forma que podemos elevar un gran peso haciendo muy poca fuerza.


Un polipasto está compuesto de una polea fija y una polea móvil. La polea fija solo gira cuando se tira de la cuerda y la polea móvil gira a la vez que se desplaza hacia arriba. En los gráficos podemos entender cómo es posible disminuir la fuerza aplicada empleando poleas fijas y móviles.







  • POLEAS=ROLDANAS
Las poleas son cilindros (discos de metal o de madera) que tienen en la periferia un canal y son utilizados para multiplicar las fuerzas. La fuerza que realizas sobre ellas se ve multiplicada por dos si empleas un sistema de dos poleas, por cuatro si empleas un sistema de cuatro poleas que tienen dos partes móviles, etc.
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En la parte izquierda del applet vemos una sola polea, cuyo efecto es únicamente desviar la dirección de la fuerza con la que tiramos, sin restar nada a nuestra fuerza de tracción hacia abajo. Sólo debemos hacer un poco más de fuerza, una cantidad despreciable, para hacer girar tambien la polea -efecto de la polea.
Esto resulta muy ventajoso a la hora de subir un peso, pues podemos colocar un contrapeso igual al peso que queremos subir, o un poco menos, y emplear nuestro propio peso, colgándonos de la cuerda, para subir el cuerpo. El sistema bascula de un lado para otro con mucha facilidad.


Una sola polea no aumenta nuestra fuerza.
  • Este sistema de una polea se llama máquina de Atwood y se utiliza para hallar la aceleración de la gravedad. Se colocan dos masas desiguales, se halla la aceleración con la que se mueven y a partir de las ecuaciones formuladas para el sistema se halla "g".
  • g=(m1 + m2)· a /(m1-m2)
  • Con dos poleas la cosa cambia. Si te fijas en el aparejo formado por dos poleas, el del medio del applet, ves que una cuerda esta unida al techo y la otra es la que empleamos para colgar el cuerpo que queremos subir. Vamos a tirar de la cuerda haciéndola pasar primero por la polea móvil y dando la vuelta luego por la polea colgada del techo.
  • Una polea se mueve y la otra está fija.
  • La primera ventaja es que podemos colgar nuestro peso y la segunda es que nosotros sólo tiramos con la mitad del peso del cuerpo que queremos subir y un poco más. Utilizando dos ruedas acanaladas colocadas astutamente podemos elevar un peso de 6 N utilizando únicamente una fuerza de 3 N. Esta es la ventaja de las poleas.
  • Si te fijas verás que la fuerza de la izquierda la ejerce el techo (la cuerda está unida al techo). La mitad de la fuerza la pones tu y la otra mitad el techo.
  • Observa en el applet el sistema de cuatro poleas y fíjate que logras subir 12 N de peso empleando sólo 3 N.
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  • En general, la fórmula para calcular la fuerza a emplear es:


    • Siendo "n" el número de poleas móviles.
    • ¿Qué pasa con el recorrido de las fuerzas?
    • Si empleas la mitad de la fuerza, la distancia que recorres tirando hacia abajo es doble de la que sube el cuerpo. Si usas 4 poleas y empleas la cuarta parte de la fuerza, esta recorrerá 4 veces más distancia de la que sube el peso. En física se define el trabajo mecánico como la fuerza por la distancia (W=f·d). Por lo tanto deducimos que las dos fuerzas han realizado el mimo trabajo: el trabajo de la fuerza de acción es igual y opuesto al trabajo de la fuerza resistente.
    • (Fuerza mitad por distancia doble es igual a fuerza doble por distancia mitad)
    • La naturaleza nos permite que la engañemos empleando menos fuerza, pero nos exige una compensación en el recorrido.
    • Se define el trabajo mecánico como W=F· d
    • Observa que el sentido de la fuerza durante el recorrido es opuesto al sentido del desplazamiento, por lo tanto el trabajo es negativo.
    • Rendimiento
    • Siempre debemos emplear un poco más de trabajo del que quisiéramos para lograr algo. Por ejemplo, para subir un cuerpo de 100 kg a 2 metros de altura debemos subir también esa misma distancia a parte de la cuerda y la polea (o poleas) que utilizamos. Quiere esto decir que no vamos a lograr nunca rendimientos del 100%. En efecto, definimos el rendimiento como el trabajo útil (trabajo para subir sólo la masa que nos interesa) dividido por el trabajo motriz empleado. Rendimiento (en %)=(W útil / W motriz )*100.

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