Una polea (también llamado una polea acanalada o un bloque) es una rueda con un surco entre dos rebordes alrededor de su circunferencia . El surco localiza normalmente una cuerda, el cable o la correa . Las poleas se utilizan para cambiar la dirección de una fuerza aplicada, para transmitir el movimiento rotatorio, o para realizar una ventaja mecánica en un sistema linear o rotatorio de movimiento.
Sistemas de la cuerda y de la polea
Los sistemas de la cuerda y de la polea (la cuerda puede ser una línea ligera o un cable fuerte) son caracterizados por el uso de una sola cuerda que transmite una fuerza motiva linear (en la tensión) a una carga a través de uno o más poleas con el fin que tira de la carga (a menudo contra gravedad.) Se incluyen a menudo en la lista de las máquinas simples en un sistema de una sola cuerda y las poleas, la ventaja mecánica conseguida son ideal el número de poleas en el sistema (si una polea se utiliza para cambiar solamente la dirección de la carga). La tensión en la cuerda es reducida por la ventaja mecánica, mientras que la distancia (es decir, la longitud de cuerda) es aumentada en la misma proporción. Puesto que un cable delgado se maneja más fácilmente que gordo (no obstante más corto y más fuerte), los sistemas de la polea son a menudo el método preferred de aplicar ventaja mecánica a la fuerza de tracción de un torno (como puede ser encontrado en una grúa de la elevación).En la práctica, cuanto más poleas hay, menos eficiente un sistema es. Esto es debido a la fricción de desplazamiento en el sistema donde el cable resuelve la polea y en el mecanismo rotatorio de cada polea.
No se registra cuando o por quién la polea primero fue desarrollada. Se cree sin embargo que el Archimedes desarrolló el primer sistema documentado de la polea del bloque y de los trastos, según lo registrado por el Plutarch . Plutarch divulgó que Archimedes movió un buque de guerra entero, cargado con los hombres, usar las poleas compuestas y su propia fuerza.
Tipos de sistemas
el
fijado A polea fijada de la clase 1 de o del tiene un árbol fijo . Es decir, el árbol es " fixed" o anclado en el lugar. Una polea fija se utiliza para cambiar la dirección de la fuerza en una cuerda (llamada una correa ). Una polea fija tiene una ventaja mecánica de 1. Una ventaja mecánica de una significa que la fuerza es igual en ambos lados de la polea y no hay multiplicación de la fuerza
El movible polea movible de la clase 2 de del A o del tiene un árbol libre. Es decir, el árbol es " free" para moverse en espacio. Una polea movible se utiliza para multiplicar fuerzas. Una polea movible tiene una ventaja mecánica de 2. es decir, si un extremo de la cuerda se ancla, tirando en el otro extremo de la cuerda aplicará una fuerza doblada al objeto atado a la polea.
La polea compuesta del compuesto del A es un sistema fijado y movible de la combinación de la polea. Bloque y trastos - un bloque y los trastos del es una polea compuesta donde varias poleas se montan en cada árbol, más futura aumentando la ventaja mecánica.
Cómo trabaja
La teoría más simple de la operación para un sistema de la polea asume que las poleas y las líneas son ingrávidas, y que no hay pérdida de energía debido a la fricción. También se asume que las líneas no estiran.
En equilibrio, la fuerza total en la polea debe ser cero. Esto significa que la fuerza en el árbol de la polea es compartida igualmente por las dos líneas que colocan a través de la polea. La situación se ilustra esquemáticamente en el diagrama 1. Para el caso donde no están paralelas las líneas, las tensiones en cada línea son todavía iguales, pero ahora la suma de vector de todas las fuerzas es cero.
Una segunda ecuación básica para la polea sigue de la conservación de la energía: El producto del peso levantado mide el tiempo de la distancia que se mueve es igual al producto de los tiempos de la fuerza sustentadora (la tensión en la línea de elevación) la distancia se mueve la línea de elevación. El peso levantó dividido por la fuerza sustentadora se define como la ventaja del sistema de la polea.
Es importante notar que un sistema de poleas no cambia la cantidad del trabajo hecho. El trabajo se da por los tiempos de la fuerza la distancia movida. La polea permite simplemente el negociar de la fuerza para la distancia: usted tira con menos fuerza, pero sobre una distancia más larga.
En el diagrama 2, una sola polea movible permite que el W del peso sea levantado con solamente mitad de la fuerza necesaria para levantar el peso sin ayuda. La fuerza total necesaria se divide entre la fuerza sustentadora (flecha roja) y el " ceiling" cuál es un cierto objeto inmueble (tal como la tierra). En este sistema simple, la fuerza sustentadora se dirige en la misma dirección que el movimiento del peso. La ventaja de este sistema es 2. Aunque la fuerza necesaria para levantar el peso sea solamente el With2, necesitaremos dibujar una longitud de la cuerda que es dos veces la distancia que el peso está levantado, de modo que la cantidad de trabajo total hecha (distancia de la fuerza x) siga siendo igual.
Una segunda polea puede ser agregada como en el diagrama 2a, que sirve simplemente volver a dirigir la fuerza sustentadora hacia abajo, no cambia la ventaja del sistema.
La adición de una polea fija al solo sistema de la polea puede rendir un aumento de la ventaja. En el diagrama 3, la adición de una polea fija rinde una ventaja de elevación de 3. La tensión en cada línea es el With3, y la fuerza en los árboles de cada polea es el 2With3 . Como en el caso del diagrama 2a, otra polea se puede agregar para invertir la dirección de la fuerza sustentadora, pero sin aumento en ventaja. Esta situación se demuestra en el diagrama 3a. style=" del
Este proceso se puede continuar indefinidamente para las poleas ideales con cada polea adicional que rinde un aumento de la unidad en ventaja. Para las poleas verdaderas la fricción entre cuerda y las poleas aumentará como más poleas se agregan al punto que no hay ventaja posible. Pone un límite para el número de poleas que podemos utilizar en la práctica. Los sistemas antedichos de la polea se conocen colectivamente como sistemas de la polea del bloque y de los trastos . En el diagrama 4a, un sistema del bloque y de los trastos con la ventaja 4 se demuestra. Una puesta en práctica en la cual la conexión al techo se combina y las poleas fijas y movibles se encajonan en solas cubiertas se demuestra en la figura 4b.
Otros sistemas de la polea son posibles, y algunos pueden entregar una ventaja creciente con pocas poleas que el sistema del bloque y de los trastos. La ventaja del sistema del bloque y de los trastos es que cada polea y línea está sujetada a las tensiones y a las fuerzas iguales. El diseño eficiente dicta que cada línea y polea sean capaces de manejar su carga, y no más. Otros diseños de la polea requerirán diversas fuerzas de la línea y de poleas dependiendo de su posición en el sistema, pero un sistema del bloque y de los trastos puede utilizar la misma línea tamaño en todas partes, y puede montar las poleas fijas y movibles en un árbol común.
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Sistemas de la correa y de la polea
Una correa y sistema de la polea es caracterizada por dos o más poleas en campo común a un ceñir . Esto permite la energía mecánica, el esfuerzo de torsión, y la velocidad de ser transmitido a través de las hachas y, si las poleas están de diámetros de diferenciación, de una ventaja mecánica que se observará.
Una impulsión de correa es análoga a la de una impulsión de cadena, no obstante una polea acanalada de la correa puede ser lisa (desprovisto de miembros que se enclavijan discretos como ser encontrado en un piñón de cadena, un engranaje de estímulo, o una correa dentada) de modo que la ventaja mecánica sea dada por el cociente del diámetro de echada de las gavillas solamente (uno no puede contar los “dientes” para determinar cociente del engranaje).
Los sistemas de la correa y de la polea son los sistemas que pueden ser muy eficientes, con eficacias indicadas hasta el 98%.
Ver también
Alzamiento
Carrete
Torno
El bloque de Portsmouth muele
simple: Polea .
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