Poleas y Plano Inclinado

El uso de máquinas simples ha sido transmitido de generación en generación estando completamente integradas al cotidiano dada la simplicidad de su utilización. Por ejemplo, para clavar un clavo se utiliza un martillo, que debe ser tanto más pesado y de cabo largo cuanto mayor sea el clavo.

El propio tamaño del clavo es elegido para dar abasto del esfuerzo que le será exigido por la estructura de la madera que ayudará a sostener.

Para levantar un peso, como el de un automóvil es necesario un guinche que esté dotado de roldana por ejemplo. Ya para levantar cajas más pesadas en un desnivel grande, se puede utilizar el plano inclinado.

Antiguamente los barriles de cerveza eran empujados hacia arriba de los transportes, rodándolos en un plano inclinado. La propia construcción de rutas y carreteras a través de regiones de altitud variable, donde grandes desniveles deben ser vencidos, sigue un zigzag que nada más es que la sucesión de diversos planos inclinados.

Así, podemos ennumerar muchas otras máquinas simples utilizadas en el día a día. Las máquinas simples, son equipamientos muy simples, que posibilitan la ejecución de una tarea con menor fuerza o menor desgaste físico.

Algunos conceptos y principios introducidos en el estudio de la mecánica pueden ser utilizados para comprender el funcionamiento de algunas máquinas simples, como veremos a continuación:

1 – Poleas

2 – Plano Inclinado

3 – Palancas

4 – Martillos

5 – Engranajes

Poleas

En una polea fija como la de la figura, la fuerza realizada F para elevar un peso P, suponiendo que la polea esté sin rozamiento, es exactamente igual en módulo, si la cuerda estuviese tangenciando la roldana.

El trabajo realizado para elevar el objeto de una cierta distancia de W = F . d ; que es exactamente el trabajo realizado por la fuerza peso. En esta nueva posición, el objeto gana energía potencial.

Si fuese usada una polea móvil conjuntamente a otra fija, como muestra la siguiente figura, la fuerza necesaria será la mitad, pero el desplazamiento de la mano será el doble del desplazamiento de la masa M. La velocidad de elevación de la masa será la mitad obtenida en el caso anterior.

Se puede asociar 3, 4 o más poleas para obtenerse situaciones adecuadas y algún caso específico. Si la polea tuviese un diámetro pequeño o grande, esto afectará el torque, pero no la fuerza involucrada.

Plano Inclinado

Suponiendo que el rozamiento sea despreciable en un plano inclinado, basta un impulso inicial para sacar el objeto del reposo y luego, basta con una fuerza de módulo igual a la proyección de la fuerza peso en la dirección del plano inclinado. De esta forma el objeto será llevado al plano superior con una velocidad constante.

Suponiendo que no se pierda energía por causa del rozamiento, basta un trabajo ligeramente mayor que la energía potencial que el peso P ganaría al llegar a la cima del plano. La fuerza que tiene que ser realizada es en tanto, menor que la fuerza de reposo.