Las poleas cambian la dirección de la fuerza — Ingeniería, 11–13 años
Una polea es una rueda con una ranura para una cuerda. Una polea puede hacer más cómodo levantar una carga; varias pueden reducir la fuerza necesaria, aunque aumentan la distancia de cuerda que se tira.
Qué hace una polea
Una polea permite que una cuerda cambie de dirección al pasar por una rueda, para tirar de una forma más cómoda. Tirar hacia abajo puede ser más fácil que levantar, aunque el peso de la carga no cambie. Una polea fija cambia sobre todo la dirección; una móvil puede repartir la carga entre varios tramos de cuerda.
El problema de levantar
Levantar un cubo pesado hacia arriba cansa y puede ser imposible desde el suelo. Las personas necesitaban izar velas, piedras de construcción y cubos de pozos desde un lugar más seguro o firme. Una polea ofrece una dirección de tiro mejor, y un sistema cambia menos fuerza por más movimiento de cuerda.
Dos tramos de cuerda
Una carga de 40 newtons cuelga de una polea móvil sostenida por dos tramos iguales de cuerda. Paso 1: reparte 40 newtons entre 2 tramos: 40 ÷ 2 = 20 newtons. Paso 2: en un sistema ideal sencillo, el tirón es de unos 20 newtons. Paso 3: para subir la carga 1 metro, tira de unos 2 metros de cuerda. La fricción hace que los valores reales sean algo mayores.
El error comprensible
Parece que un sistema de poleas regala fuerza: si el tirón es la mitad, quizá la carga suba la misma distancia gratis. Lo que falta es la distancia. Hay que tirar del doble de cuerda, por lo que el trabajo ideal sigue siendo el mismo; la fricción real significa que se hace algo más de trabajo.
Dónde aparece
Las grúas usan sistemas de poleas para levantar materiales de construcción. Los marineros las usan para izar y ajustar velas, y los equipos de rescate para mover equipos o personas de forma controlada. La polea sencilla de un mástil cambia sobre todo la dirección: tiras hacia abajo y la bandera sube.
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