49. EQUILIBRIO EN MÁQUINAS SIMPLES: POLEAS
Curso de Física para el grado 4° de Educación Secundaria Obligatoria (ESO) en España.
Clase No. 49: Equilibrio en Máquinas Simples: Poleas.
Tema: Estática en Sólidos.
Video producido por Julioprofe en asociación con el proyecto educativo CIBERMATEX (http://cibermatex.net).
Sitio Oficial de Julioprofe: http://www.julioprofe.net
 Bien, vamos a ver el equilibrio en máquinas simples, esta vez considerando el caso de las poleas. Las poleas son discos fabricados en material resistente, como por ejemplo madera, metal y son de dos clases, pueden ser poleas fijas y poleas móviles. Esencialmente una polea puede girar, que es el caso de las poleas fijas, pero aparte de girar también puede desplazarse, que es el caso de las poleas móviles. Vamos a mirar ambos casos, primero considerando las poleas fijas, vamos a suponer que aquí tenemos la polea y ella está fija digamos al techo y por la polea supongamos que pasa una cuerda, esa cuerda a su vez está amarrada a una caja, la cuerda pasa por acá y digamos que una persona en este extremo sujeta la cuerda con el objetivo de poder ejercer la fuerza necesaria para levantar la caja. Supongamos que la caja tiene un peso W que sale de su centro de gravedad y tendremos hacia arriba una tensión, si la fuerza que actúa en la cuerda. Si la persona logra aplicar una fuerza en la cuerda de tal forma que la caja quede suspendida en el aire, completamente quieta, entonces esta tensión vale lo mismo que el peso, porque aquí tenemos un equilibrio de fuerzas, entonces la tensión recordemos que ella viaja por la cuerda, por cada cuerda hay una misma tensión y será la fuerza que ejerce aquí la persona, si la fuerza que ejerce en este caso hacia acá para poder levantar la caja será la misma tensión que hay en la cuerda, por lo tanto igual al peso de la caja, entonces en este caso la fuerza que hace la persona es el mismo peso de la caja, digamos que no se obtiene ninguna ventaja en este caso porque finalmente la fuerza que se aplica es la misma del peso de la caja, pero digamos que si se ejerce en una posición más cómoda, la polea simplemente lo que hace es cambiar la dirección de la fuerza, no se aplicaría la fuerza en esta dirección sino así que de pronto resulta más cómodo para la persona, entonces lograré el objetivo de elevar la caja, la polea fija como decíamos ahora solamente puede girar, no tiene ningún efecto sobre el valor en sí de la fuerza, le vamos ahora el caso de las poleas móviles, vamos a considerar una situación similar a la que acabamos de apreciar, vamos a suponer que tenemos aquí la polea, la cuerda viene por aquí, la cuerda aquí está amarrada al techo y esa cuerda va a llegar por aquí a otra polea, vamos a suponer que es esta y esta polea va a ser polea fija, va a estar aquí amarrada al techo, entonces la cuerda viene por aquí, voltea aquí, pasa por esta y llega acá nuevamente donde está la persona sujetando la cuerda con sus manos y del eje de la polea sale otra cuerda que va a la caja que queremos levantar, entonces veamos cómo funciona aquí el equilibrio de fuerzas, tenemos el peso de la caja y vamos a suponer aquí que la persona tiene que ejercer una fuerza F para poder elevar esta caja, entonces aquí hay la tensión y la tensión viaja por toda la cuerda, entonces la vamos a encontrar en este sitio y en este sitio, es decir como sosteniendo esta polea, esta que sería una polea móvil, si esta polea tiene la posibilidad de girar y fuera de eso de desplazarse hacia arriba o hacia abajo, esta sería polea fija y esta sería una polea móvil, entonces esta tensión es la misma porque se trata de la misma cuerda, en términos de equilibrio vemos que esta parte de aquí si le hacemos el análisis las fuerzas que van hacia arriba deben ser iguales a las que van hacia abajo, entonces hacia arriba tenemos T más T o sea 2T mientras que hacia abajo tenemos W, entonces las igualamos porque hay equilibrio y si despejamos T nos queda W medios, que quiere decir esto entonces, que la tensión que se está ejerciendo aquí esta T y esta T que vale lo mismo es igual a la mitad del peso de la caja, entonces esa fuerza se traslada a acá donde está la persona, entonces en este caso ya la persona tiene que hacer una fuerza igual a la mitad de lo que pesa la caja, entonces ya es una situación mucho más cómoda para esta persona porque cuenta con una polea móvil que además de cambiar la dirección de la fuerza, el juego de poleas, entonces cambia la dirección de la fuerza pero también reducen en este caso la fuerza que hay que hacer para poder levantar la caja, entonces cuando tenemos poleas fijas solamente cambiamos la dirección de la fuerza y no tenemos ninguna reducción en la fuerza que hay que hacer, pero cuando tenemos poleas móviles involucradas fuera de que hay un cambio en la dirección de la fuerza también obtenemos una reducción en el valor de la fuerza que se va a aplicar, este juego de poleas fijas y móviles es lo que se conoce con el nombre de polipasto, esto se llama un polipasto, es un juego, un armazón constituido por poleas fijas y móviles a veces varias poleas móviles como podemos ver más adelante donde siempre se busca obtener una ventaja y es ejercer una fuerza muy cómoda para levantar por ejemplo un gran peso.
[{"start": 0.0, "end": 17.1, "text": " Bien, vamos a ver el equilibrio en m\u00e1quinas simples, esta vez considerando el caso de las"}, {"start": 17.1, "end": 23.0, "text": " poleas. Las poleas son discos fabricados en material resistente, como por ejemplo madera,"}, {"start": 23.0, "end": 31.16, "text": " metal y son de dos clases, pueden ser poleas fijas y poleas m\u00f3viles. Esencialmente una polea puede"}, {"start": 31.16, "end": 37.44, "text": " girar, que es el caso de las poleas fijas, pero aparte de girar tambi\u00e9n puede desplazarse, que"}, {"start": 37.44, "end": 44.36, "text": " es el caso de las poleas m\u00f3viles. Vamos a mirar ambos casos, primero considerando las poleas fijas,"}, {"start": 44.36, "end": 52.120000000000005, "text": " vamos a suponer que aqu\u00ed tenemos la polea y ella est\u00e1 fija digamos al techo y por la polea supongamos"}, {"start": 52.12, "end": 60.36, "text": " que pasa una cuerda, esa cuerda a su vez est\u00e1 amarrada a una caja, la cuerda pasa por ac\u00e1 y"}, {"start": 60.36, "end": 67.67999999999999, "text": " digamos que una persona en este extremo sujeta la cuerda con el objetivo de poder ejercer la"}, {"start": 67.67999999999999, "end": 74.24, "text": " fuerza necesaria para levantar la caja. Supongamos que la caja tiene un peso W que sale de su centro"}, {"start": 74.24, "end": 81.0, "text": " de gravedad y tendremos hacia arriba una tensi\u00f3n, si la fuerza que act\u00faa en la cuerda. Si la persona"}, {"start": 81.0, "end": 87.04, "text": " logra aplicar una fuerza en la cuerda de tal forma que la caja quede suspendida en el aire,"}, {"start": 87.04, "end": 92.6, "text": " completamente quieta, entonces esta tensi\u00f3n vale lo mismo que el peso, porque aqu\u00ed tenemos un"}, {"start": 92.6, "end": 98.36, "text": " equilibrio de fuerzas, entonces la tensi\u00f3n recordemos que ella viaja por la cuerda, por cada"}, {"start": 98.36, "end": 104.52, "text": " cuerda hay una misma tensi\u00f3n y ser\u00e1 la fuerza que ejerce aqu\u00ed la persona, si la fuerza que ejerce"}, {"start": 104.52, "end": 111.0, "text": " en este caso hacia ac\u00e1 para poder levantar la caja ser\u00e1 la misma tensi\u00f3n que hay en la cuerda,"}, {"start": 111.0, "end": 116.8, "text": " por lo tanto igual al peso de la caja, entonces en este caso la fuerza que hace la persona es el"}, {"start": 116.8, "end": 123.28, "text": " mismo peso de la caja, digamos que no se obtiene ninguna ventaja en este caso porque finalmente la"}, {"start": 123.28, "end": 129.04, "text": " fuerza que se aplica es la misma del peso de la caja, pero digamos que si se ejerce en una"}, {"start": 129.04, "end": 133.88, "text": " posici\u00f3n m\u00e1s c\u00f3moda, la polea simplemente lo que hace es cambiar la direcci\u00f3n de la fuerza,"}, {"start": 133.88, "end": 139.48, "text": " no se aplicar\u00eda la fuerza en esta direcci\u00f3n sino as\u00ed que de pronto resulta m\u00e1s c\u00f3modo para la"}, {"start": 139.48, "end": 146.35999999999999, "text": " persona, entonces lograr\u00e9 el objetivo de elevar la caja, la polea fija como dec\u00edamos ahora solamente"}, {"start": 146.35999999999999, "end": 152.48, "text": " puede girar, no tiene ning\u00fan efecto sobre el valor en s\u00ed de la fuerza, le vamos ahora el caso de las"}, {"start": 152.48, "end": 159.51999999999998, "text": " poleas m\u00f3viles, vamos a considerar una situaci\u00f3n similar a la que acabamos de apreciar, vamos a"}, {"start": 159.52, "end": 166.12, "text": " suponer que tenemos aqu\u00ed la polea, la cuerda viene por aqu\u00ed, la cuerda aqu\u00ed est\u00e1 amarrada al techo"}, {"start": 166.12, "end": 171.72, "text": " y esa cuerda va a llegar por aqu\u00ed a otra polea, vamos a suponer que es esta y esta polea va a"}, {"start": 171.72, "end": 177.68, "text": " ser polea fija, va a estar aqu\u00ed amarrada al techo, entonces la cuerda viene por aqu\u00ed, voltea aqu\u00ed,"}, {"start": 177.68, "end": 185.92000000000002, "text": " pasa por esta y llega ac\u00e1 nuevamente donde est\u00e1 la persona sujetando la cuerda con sus manos y"}, {"start": 185.92, "end": 193.56, "text": " del eje de la polea sale otra cuerda que va a la caja que queremos levantar, entonces veamos c\u00f3mo"}, {"start": 193.56, "end": 199.95999999999998, "text": " funciona aqu\u00ed el equilibrio de fuerzas, tenemos el peso de la caja y vamos a suponer aqu\u00ed que la"}, {"start": 199.95999999999998, "end": 207.48, "text": " persona tiene que ejercer una fuerza F para poder elevar esta caja, entonces aqu\u00ed hay la tensi\u00f3n y"}, {"start": 207.48, "end": 214.35999999999999, "text": " la tensi\u00f3n viaja por toda la cuerda, entonces la vamos a encontrar en este sitio y en este sitio,"}, {"start": 214.36, "end": 220.76000000000002, "text": " es decir como sosteniendo esta polea, esta que ser\u00eda una polea m\u00f3vil, si esta polea tiene la"}, {"start": 220.76000000000002, "end": 228.08, "text": " posibilidad de girar y fuera de eso de desplazarse hacia arriba o hacia abajo, esta ser\u00eda polea fija"}, {"start": 228.08, "end": 235.08, "text": " y esta ser\u00eda una polea m\u00f3vil, entonces esta tensi\u00f3n es la misma porque se trata de la misma cuerda,"}, {"start": 235.08, "end": 241.48000000000002, "text": " en t\u00e9rminos de equilibrio vemos que esta parte de aqu\u00ed si le hacemos el an\u00e1lisis las fuerzas que"}, {"start": 241.48, "end": 246.67999999999998, "text": " van hacia arriba deben ser iguales a las que van hacia abajo, entonces hacia arriba tenemos T m\u00e1s T"}, {"start": 246.67999999999998, "end": 253.2, "text": " o sea 2T mientras que hacia abajo tenemos W, entonces las igualamos porque hay equilibrio y"}, {"start": 253.2, "end": 259.03999999999996, "text": " si despejamos T nos queda W medios, que quiere decir esto entonces, que la tensi\u00f3n que se est\u00e1"}, {"start": 259.03999999999996, "end": 266.0, "text": " ejerciendo aqu\u00ed esta T y esta T que vale lo mismo es igual a la mitad del peso de la caja, entonces"}, {"start": 266.0, "end": 272.08, "text": " esa fuerza se traslada a ac\u00e1 donde est\u00e1 la persona, entonces en este caso ya la persona tiene que"}, {"start": 272.08, "end": 277.68, "text": " hacer una fuerza igual a la mitad de lo que pesa la caja, entonces ya es una situaci\u00f3n mucho m\u00e1s"}, {"start": 277.68, "end": 284.04, "text": " c\u00f3moda para esta persona porque cuenta con una polea m\u00f3vil que adem\u00e1s de cambiar la direcci\u00f3n de"}, {"start": 284.04, "end": 289.96, "text": " la fuerza, el juego de poleas, entonces cambia la direcci\u00f3n de la fuerza pero tambi\u00e9n reducen en este"}, {"start": 289.96, "end": 295.88, "text": " caso la fuerza que hay que hacer para poder levantar la caja, entonces cuando tenemos poleas fijas"}, {"start": 295.88, "end": 301.96, "text": " solamente cambiamos la direcci\u00f3n de la fuerza y no tenemos ninguna reducci\u00f3n en la fuerza que hay"}, {"start": 301.96, "end": 307.12, "text": " que hacer, pero cuando tenemos poleas m\u00f3viles involucradas fuera de que hay un cambio en la"}, {"start": 307.12, "end": 312.28, "text": " direcci\u00f3n de la fuerza tambi\u00e9n obtenemos una reducci\u00f3n en el valor de la fuerza que se va"}, {"start": 312.28, "end": 318.88, "text": " a aplicar, este juego de poleas fijas y m\u00f3viles es lo que se conoce con el nombre de polipasto,"}, {"start": 318.88, "end": 325.48, "text": " esto se llama un polipasto, es un juego, un armaz\u00f3n constituido por poleas fijas y m\u00f3viles a veces"}, {"start": 325.48, "end": 330.48, "text": " varias poleas m\u00f3viles como podemos ver m\u00e1s adelante donde siempre se busca obtener una"}, {"start": 330.48, "end": 349.48, "text": " ventaja y es ejercer una fuerza muy c\u00f3moda para levantar por ejemplo un gran peso."}]