Considere la posibilidad de construir un rascacielos. O incluso simplemente una casa de dos pisos. Llegar a la cima requiere grandes cantidades de rocas pesadas y hormigón. No hay grúa eléctrica. ¿Qué haces?
En el pasado, la respuesta era un sistema de poleas. No es bonito. Fue agotador. Pero funcionó. La mayoría de la gente extraña esto. Las grúas sobre camión modernas siguen utilizando exactamente el mismo principio. No ha cambiado a lo largo de los siglos.
La palabra “polea” proviene de la palabra alemana “Flaschenzug”. Cuando veas esto, podrías pensar en una botella de vidrio. No lo es. En este caso, la “botella” (Flasche) es simplemente el alojamiento de una o más ruedas o rodillos. Envuelve la cuerda alrededor de ellos. eso es todo. Las formas geométricas simples hacen el trabajo pesado.
La polea simple explicada
Veamos la configuración básica. Imagina que tienes dos ruedas.
Una rueda está fijada a una viga superior. No se mueve. La otra rueda está suelta. Cuelga. Coloque un objeto pesado, como una piedra, una viga o una persona, en las ruedas inferiores sueltas.
Ahora toma la cuerda. Ate un extremo a la rueda superior fija. Tire de la cuerda hacia abajo debajo de la rueda suelta y nuevamente sobre la rueda fija. De la rueda superior cuelga la cuerda. Este es el lugar para tirar.
Puedes usar tus músculos para tirar. O un caballo. O una vaca. O el motor. La fuente del poder no cambia los principios de la física.
La matemática del esfuerzo
Aquí es donde se pone interesante. Digamos que tiras la cuerda hacia abajo. Lo tiras exactamente dos metros. Esta distancia de tracción se llama distancia de esfuerzo (originalmente Kraftweg ).
¿Cuánta carga puede soportar?
1 metro.
Sólo uno.
¿Por qué? Porque la cuerda está doblada por la mitad entre las dos ruedas. La tensión en la cuerda soporta el peso. La carga se reparte entre las dos partes de la cuerda. Por tanto, por cada 1 metro de aumento se deben tirar 2 metros de cuerda.
Esto no es un error. Esta es una característica.
La regla de oro de la mecánica
Este compromiso sigue lo que los físicos llaman la “Regla de Oro de la Mecánica”.
Las reglas son simples. No puedes conseguir nada gratis. Si desea reducir la fuerza necesaria para levantar, debe pagar una penalización por distancia.
Renuncias a la distancia para ganar fuerza.
Si tiras de la cuerda el doble de lo que llega la carga, solo se necesita la mitad de la fuerza para levantar la carga. Si la piedra pesa 1000 kilogramos, sólo necesitas utilizar la fuerza equivalente a levantar 500 kilogramos. Todavía pesa mucho. Pero se puede plantear.
Sin esta ventaja mecánica, muchas tareas de construcción serían imposibles. Dependemos de esta sencilla disposición de ruedas y cuerdas para mover objetos que de otro modo tendrían que ser aplastados. Esto no es magia. Es sólo geometría. Y todavía hoy está retrasando nuestros edificios.
