En nuestra vida diaria, confiamos en las máquinas para que hagan nuestro trabajo por nosotros. Una de estas máquinas simples es una polea fija. Entonces, veremos cómo una polea fija facilita el trabajo en esta publicación. ¡¡Sigamos leyendo !!
Se utiliza una polea fija para ayudar a levantar objetos grandes. Las poleas fijas facilitan el levantamiento de objetos con el mismo esfuerzo pero en una dirección más conveniente o correcta.
Antes de ver cómo funciona un polea fija facilitar el trabajo, primero, veamos qué es una polea fija.
Una polea fija:
Una polea fija es uno de los tipos más simples de polea. Es simplemente un disco metálico o de madera cuyo borde está ranurado. Alrededor de este borde arreglado, se hace pasar una cuerda o hilo. El disco de llanta estriada sigue girando sobre el eje, que es fijo, pasando por su centro. Por lo tanto, una polea fija es aquella en la que el eje de rotación sobre el que gira la polea no cambia.
Es posible que haya visto izar una bandera. Las poleas fijas se utilizan en mástiles para izar banderas. La polea está fija, pero la bandera se puede izar simplemente tirando de un extremo de la cuerda.
¿Cómo facilita una polea fija el trabajo: trabajo, MA, VR y eficiencia?
➤ Funcionamiento de una polea fija:
La carga se une a una polea fija a través de una cuerda o cuerda. El objeto pesado que pretendemos levantar con la polea se denomina carga. Ahora, cada vez que se estira o se comprime una cuerda o cuerda, tensión se crea en esa cuerda.
Al suspender el objeto de la cuerda, la cuerda se estirará y provocará tensión en la cuerda. Estás aplicando una fuerza hacia abajo al colgar un objeto. Como resultado, la fuerza de tensión se desarrollará en la dirección opuesta para contrarrestar el peso del objeto. La carga impuesta tendrá la misma magnitud que la fuerza de tensión creada en el cable. sin embargo, el fuerza de tensión y la carga estará en direcciones opuestas. Por lo tanto,
Carga impuesta = tensión creada en la cuerda
Si usamos las letras L y T para representar la carga y la tensión creada en la cuerda, podemos escribir:
∴ L = T… .. (１)
Veamos ahora el lado opuesto de la cuerda.
Estás tirando de la cuerda en el lado opuesto mientras intentas levantar el objeto. La cuerda se tira hacia abajo aplicando esfuerzos hacia abajo. Al tirar de la cuerda, básicamente la estás estirando. Como resultado, también se crea tensión en este lado. La tensión que se crea en la cuerda será proporcional a la cantidad de esfuerzo aplicado.
Esfuerzo aplicado = tensión creada en la cuerda
Si usamos la letra E para representar esfuerzo, podemos escribir:
∴ E = T… .. (２)
Podemos deducir lo siguiente de las ecuaciones (1) y (2):
∴ L = E… .. (3)
De acuerdo con la ecuación anterior, en el caso ideal de una sola polea fija, el esfuerzo requerido para levantar el peso es igual a la carga. Significa que el esfuerzo aplicado no se reduce mientras se usa una polea fija. Le proporciona un mejor ángulo y dirección de tracción para levantar objetos pesados con la misma fuerza con todo su peso.
Si profundizamos más, podemos afirmar que cuando aplicamos esfuerzo E a la cuerda, se mueve la distancia d en dirección hacia abajo y, posteriormente, la carga L mueve la distancia d en dirección hacia arriba.
➤ Ventaja mecánica de una polea fija:
La ventaja mecánica de cualquier máquina es la medición de la amplificación de fuerza que logra la máquina. En otras palabras, muestra cuánta salida se amplifica cuando se aplica entrada a la máquina. El movimiento hacia arriba del objeto es la salida, mientras que el esfuerzo que aplica tirando de la cuerda es la entrada.
Matemáticamente, la ventaja mecánica es la relación entre la fuerza de salida y la fuerza de entrada. Por tanto, para una polea fija, la ventaja mecánica es:
Pero como L = E,
∴ MA = 1
Como resultado de esta ecuación, podemos concluir que en el caso de una polea fija, no hay ganancia mecánica. Por lo tanto, es un proveedor de dirección, no un multiplicador de fuerza.
➤ Relación de velocidad de una polea fija:
Como sugiere el nombre, la relación de velocidad es la relación entre la velocidad de entrada y la velocidad de salida en la unidad de tiempo. La razón de velocidad se puede representar como la distancia recorrida por el esfuerzo dividida por la distancia recorrida por la carga aplicada porque el tiempo es constante. Como es la relación de distancias, es una cantidad sin unidades.
Si la distancia recorrida por la carga L es Ld, la distancia recorrida por el esfuerzo E es Ed y el tiempo empleado por ambos es T, podemos escribir:
Sin embargo, con una polea fija, la distancia recorrida por la carga L en la dirección ascendente es la misma que la distancia recorrida por el esfuerzo E en la dirección descendente. Por lo tanto, para una polea fija Ed = Ld, podemos escribir:
∴ VR = 1
➤ La eficiencia de una polea fija:
Si la carga levantada por la máquina es L y Ld es la distancia recorrida por la carga L, entonces el trabajo realizado en la carga por la máquina es trabajo de salida, que se puede expresar como:
Trabajo realizado sobre carga = L x Ld
Si el esfuerzo que aplica la máquina es E y Ed es la distancia recorrida por el esfuerzo aplicado E, entonces el trabajo realizado por el esfuerzo en la máquina es trabajo de entrada, que se puede expresar como:
Trabajo realizado por Esfuerzo = E x Ed
El trabajo realizado con la carga L (trabajo de salida) dividido por el trabajo realizado mediante el esfuerzo E es la eficiencia de una polea fija (trabajo de entrada).
Por lo tanto, para una polea fija, la eficiencia es:
∴ ???? = 100%
Obtenemos una eficiencia del 100% porque asumimos una polea fija sin fricción y con una masa de cuerda insignificante. Pero en realidad, no es posible que no haya fricción entre la cuerda y el borde ranurado del disco.
Como resultado de la fricción, E > L, es decir, MA = 1 pero VR = 1 en realidad. Entonces, eficiencia ???? <100%.
Con este post, esperamos haber respondido adecuadamente a su pregunta sobre cómo funciona una polea fija hace funcionar más fácil.
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Soy Alpa Rajai, Completé mi Maestría en Ciencias con especialización en Física. Estoy muy entusiasmado con escribir sobre mi comprensión de la ciencia avanzada. Les aseguro que mis palabras y métodos ayudarán a los lectores a comprender sus dudas y aclarar lo que buscan. Aparte de la física, soy un Kathak Dancer entrenado y también escribo mis sentimientos en forma de poesía a veces. Sigo actualizándome en Física y todo lo que entiendo lo simplifico y lo mantengo directo al grano para que se entregue claramente a los lectores.
