Practica 4 de Estatica - Poleas - Cesar Garcia (1)

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PRACTICA 4 
POLEAS 
 
INTRODUCCIÓN 
 
Una polea, también llamada garrucha, carrucha, trocla, trócola o carrillo, es una de 
las máquinas simples. Se trata de una rueda, generalmente maciza y acanalada en 
su borde, que, con el concurso de una cuerda o cable que se hace pasar por el 
canal, se usa como elemento de transmisión en máquinas y mecanismos para 
cambiar la dirección del movimiento o su velocidad y formando conjuntos para 
además reducir la magnitud de la fuerza necesaria para mover un peso. 
 
Los elementos constitutivos de una polea son la rueda o polea propiamente dicha, en 
cuya circunferencia (llanta) suele haber una acanaladura denominada "garganta" o 
"cajera" cuya forma se ajusta a la de la cuerda a fin de guiarla; las "armas", armadura 
en forma de U invertida o rectangular que la rodea completamente y en cuyo extremo 
superior monta un gancho por el que se suspende el conjunto, y el "eje", que puede 
ser fijo si está unido a las armas estando, la polea atravesada por él ("poleas de 
ojo"), o móvil si es solidario a la polea ("poleas de eje"). Cuando, formando parte de 
un sistema de transmisión, la polea gira libremente sobre su eje se denomina "loca". 
 
Según su desplazamiento las poleas se clasifican en "fijas", aquellas cuyas armas se 
suspenden de un punto fijo, la estructura del edificio por ejemplo y por tanto no 
sufren movimiento de traslación alguno cuando se emplean y "móviles", que son 
aquellas en las que un extremo de la cuerda se suspende de un punto fijo y que 
durante su funcionamiento se desplazan, en general, verticalmente. 
 
Cuando la polea obra independientemente se denomina "simple" mientras que 
cuando se encuentra reunida con otras formando un sistema recibe la denominación 
de "combinada" o "compuesta". 
 
La manera más sencilla de utilizar una polea es anclarla en un soporte, colgar un 
peso en un extremo de la cuerda, y tirar del otro extremo para levantar el peso. A 
esta configuración se le llama polea simple fija. 
 
Una polea simple fija no produce una ventaja mecánica: la fuerza que debe aplicarse 
es la misma que se habría requerido para levantar el objeto sin la polea. La polea, sin 
embargo, permite aplicar la fuerza en una dirección más conveniente. 
 
Una forma alternativa de utilizar la polea es fijarla a la carga, fijar un extremo de la 
cuerda al soporte, y tirar del otro extremo para levantar a la polea y la carga. A esta 
configuración se le llama "polea simple móvil". 
 
http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_simple
http://es.wikipedia.org/wiki/Rueda
http://es.wikipedia.org/wiki/Ventaja_mec%C3%A1nica
La polea simple móvil produce una ventaja mecánica: la fuerza necesaria para 
levantar la carga es justamente la mitad de la fuerza que habría sido requerida para 
levantar la carga sin la polea. Por el contrario, la longitud de la cuerda de la que debe 
tirarse es el doble de la distancia que se desea hacer subir a la carga. 
 
El polipasto (del latín polyspaston, y este del griego πολύσπαστον), es la 
configuración más común de polea compuesta. En un polispasto, las poleas se 
distribuyen en dos grupos, uno fijo y uno móvil. En cada grupo se instala un número 
arbitrario de poleas. La carga se une al grupo móvil. La ventaja mecánica del 
polipasto puede determinarse contando el número de segmentos de cuerda que 
llegan a las poleas móviles que soportan la carga. 
 
OBJETIVOS: 
 
- Determinar la fuerza equilibrante, en sistemas de poleas que soporten cierta carga. 
- Estimar la ventaja mecánica y la relación de desplazamiento en sistema s de poleas 
que soporten cierta carga. 
 
EQUIPO: 
 
1. Marco metálico. 
2. Juego de poleas. 
3. Masas patrón. 
4. Flexómetro. 
5. Dinamómetro. 
6. Hilos. 
 
DESARROLLO: 
 
PARTE 1 
Con el marco proporcionado por el laboratorio se armara el esquema mostrado en la 
figura de las hojas de la práctica. 
 
Después, con el dinamómetro una vez calibrado se determinara la magnitud de la 
fuerza que habrá de aplicarse al hilo para que al masa se encuentre en equilibrio, 
registrando el valor de del peso y la lectura que marca el dinamómetro. 
 
EVENTO W [N] F[N] 
1 2 2 
2 5 5 
 
PARTE 2 
En esta segunda parte también se armara el dispositivo que se muestra en la figura 
de las hojas del laboratorio. 
 
Partiendo de una posición inicial tanto el dinamómetro como la pesa, determine la 
magnitud de la fuerza equilibrante que habrá de aplicarse al hilo para que la masa se 
encuentre en equilibrio registrando las fuerzas en la tabla. 
 
Una vez realizado lo anterior, se moverá el arreglo hasta otra posición totalmente 
arbitraria y diferente a la anterior para registrar las fuerzas en la tabla. 
Repita las actividades anteriores para la siguiente pesa registrando los valores en la 
tabla. 
 
Con Fy1 = 38 cm, y Fy2 = 47 m ;Fw1 = 60 cm, Fw2 =55 cm en el evento 1, y para el 
evento 2 Fy1 =40 cm, Fy2 = 61 cm; Fw1 = 60 cm, Fw2 = 49 cm. 
 
EVENTO W[N] F[N] FY[cm] WY[cm] VM =W/F RD=FY/WY % 
1 2 1 9 5 2 1.8 70 
2 5 2.5 21 11 2 2.9 67 
 VM = 2 RD = 2.35  = 68.5 
VM: Ventaja mecánica 
RD: Relación de desplazamientos 
: Eficiencia mecánica 
 
PARTE 3 
En la tercera parte, con el dispositivo armado, partiendo de una posición inicial y con 
el dinamómetro previamente calibrado se determinara la magnitud de la fuerza 
equilibrante que se debe aplicar al hilo para que se encuentre en equilibrio. Anote los 
datos leídos del peso y del dinamómetro. 
 
Mueva el arreglo hasta otra posición totalmente arbitraria, complete los datos que se 
piden para este evento. Repita las actividades para las siguientes pesas. 
 
Con Fy1 = 30 cm, y Fy2 = 40 m ;Fw1 = 43 cm, Fw2 = 41 cm en el evento 1, y para el 
evento 2 Fy1 = 30 cm, Fy2 = 40 cm; Fw1 = 44 cm, Fw2 = 41 cm. 
 
EVENTO W[N] F[N] FY[cm] WY[cm] VM =W/F RD=FY/WY % 
1 2 0.6 10 2 3.33 5 27 
2 5 1.2 10 3 4.16 3.33 63 
 VM = 3.748 RD = 4.165  = 45 
VM: Ventaja mecánica 
RD: Relación de desplazamientos 
: Eficiencia mecánica 
 
CUESTIONARIO: 
 
1. Explique ampliamente que es una maquina. 
Una máquina se puede definir como un conjunto de piezas (órganos o elementos) 
móviles y no móviles, que por efecto de sus enlaces son capaces de transformar la 
energía. 
 
Los elementos constitutivos de una máquina son: 
 
· Motor: es la fuente de la que se extrae la energía para la realización del trabajo 
requerido. Conviene señalar que los motores por sí solos también son máquinas, en 
este caso destinadas a transformar la energía original (eléctrica, química, potencial, 
cinética) en energía mecánica en forma de rotación de un eje o movimiento 
alternativo de un pistón. Aquellas máquinas que realizan la transformación inversa, 
cuando es posible, se denominan máquinas generadoras o generadores y aunque 
pueda pensarse que se circunscriben a los generadores de energía eléctrica, 
también deben incluirse en esta categoría otros tipos de máquinas como por ejemplo 
las bombas o compresores. 
 
· Mecanismo. Es el conjunto de elementos mecánicos, de los que alguno será móvil, 
destinado a transformar la energía proporcionada por el motor en el efecto útil 
buscado. 
 
· Bastidor. Es la estructura rígida que soporta el motor y el mecanismo, garantizando 
el enlace entre todos los elementos. 
 
· Componentes de Seguridad. Son aquellos que, sin contribuir al trabajo de la 
máquina, están destinados a proteger a la persona que trabaja con ella. 
 
2. Indique si pueden considerarse todos los arreglos de esta práctica como 
maquinas. 
Si ya que la polea es una maquina simple. 
 
3. Con base en los resultados de apartado 3.1, diga de que forma influyen en 
los resultados las siguientes variables: 
a) La longitud e inclinación de los cables. 
La longitud e inclinación de los cables influyo en la relación de desplazamientos del 
sistema y por consiguiente en su eficiencia mecánica ya que esta depende de la RD. 
b) El peso de la polea. 
Este modifico la ventaja mecánica del sistema además de su eficiencia mecánica. 
c) La altura a la que se coloca el dinamómetro y la pesacon respecto a la base 
del marco. 
Modificaron la relación de desplazamientos del sistema y por consiguiente su 
eficiencia mecánica. 
 
4. De manera similar como se respondió a la la pregunta 4 conteste de que 
manera influyen los siguientes factores en los valores de VM, RD y , para que 
cada uno de los dos últimos arreglos: 
a) La separación existente entre las poleas. 
Esto provoco que la longitud de los cables fuera mayor y por consiguiente influyo en 
la relación de desplazamientos del sistema con lo cual también quedo afectada su 
eficiencia mecánica la cual depende de la RD. 
b) La longitud e inclinación de los cables. 
La longitud e inclinación de los cables influyo en la relación de desplazamientos del 
sistema y por consiguiente en su eficiencia mecánica. 
c) El peso de las poleas. 
Modifico la ventaja mecánica del sistema con lo cual su eficiencia mecánica también 
quedo afectada. 
d) El diámetro de las poleas. 
Provoco que la longitud de los cables fuera mayor y que su peso también aumentara 
y por consiguiente influyo en la relación de desplazamientos del sistema con lo cual 
también quedo afectada su eficiencia mecánica la cual depende de la RD 
Si se considera que hay otros factores importantes, anótelos. 
 
5. Mencione diferentes usos que se hayan identificado para las poleas. 
Se utilizo para cambiar el sentido de una fuerza, para reducir la magnitud de una 
fuerza necesaria para mover un peso. 
 
CONCLUSIONES: 
 
Se determinó la fuerza equilibrante en sistemas de poleas primero con una polea fija, 
después con una polea móvil y por ultimo con una polea compuesta con lo cual se 
llego a los resultados de que con una polea fija solo se cambia la dirección de la 
fuerza que se utiliza para levantar un peso, lo cual no produce una ventaja mecánica, 
una polea simple móvil reduce a la mitad, la fuerza con la que se levantaría un peso 
con una polea fija, aunque la longitud de la cuerda debe ser el doble de la que se 
utilizaría con la misma polea, lo cual nos ofrece una ventaja mecánica pero con una 
pequeña desventaja, mientras que la ventaja mecánica de una polea compuesta 
puede determinarse contando el número de segmentos de cuerda que llegan a las 
poleas móviles que soportan la carga. 
 
BIBLIOGRAFÍA: 
HIBBELER, Russel C., Mecánica vectorial para Ingenieros. Estática, México, Ed. 
Pearson Educación, 2004, 640 pp.