UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO

PLANTEL “DR. PABLO GONZÁLEZ CASANOVA”

INVESTIGACIÓN DOCUMENTAL

ALUMNA: GALINDO SANDOVAL YAQUELIN VALERIA

PROFESOR: VICTOR ERIC VELASQUEZ NUÑEZ

GRUPO: 630

1.    INTRODUCCIÓN

Como en la vida cotidiana varios de nosotros realizamos actividades diferentes todos los días, por ejemplo, al usar una lavadora, al hacer ejercicio en el gimnasio, al conducir la bicicleta, e incluso actualmente existe una cantidad de personas que hoy en día utilizan los pozos acuíferos para conseguir de una manera más rápida agua. Estas actividades tienen en común el uso de poleas y, aunque son objetos diferentes y están destinados para distintos usos, están conectados por este invento. La invención de la polea a facilitado con el paso del tiempo el trabajo del hombre ya que actualmente nos ayuda a realizar algunos trabajos que requieren de un menor esfuerzo, sin embargo, no podemos pasar por desapercibido el saber en sí que es y para qué sirve una polea.

Una polea, es una máquina simple que sirve para transmitir una fuerza. Se trata de una rueda, generalmente maciza y acanalada en su borde, que, con el curso de una cuerda o cable que se hace pasar por el canal ("garganta"), se usa como elemento de transmisión para cambiar la dirección del movimiento en máquinas y mecanismos. Además, formando conjuntos —aparejos o polipastos— sirve para reducir la magnitud de la fuerza necesaria para mover un peso.

Existen diversos tipos de poleas que se usan actualmente para formar diseños de máquinas nuevas y que nos ayuden a mejorar nuestro rendimiento, si exploráramos más a fondo una de estas podríamos descubrir que principios físicos esconde cada una de ellas y tener más en claro la verdadera forma de trabajo de dichos aparatos. Aunque es algo que se ve muy sencillo en realidad tiene su propia historia y  teoría física, y a pesar de que dicho trabajo no hablara de todos los tipos de polea, pero si dará ejemplos, mantendrá solo el concepto de la polea fija dando como origen al caso del uso de poleas en los elevadores que son usados en edificios.

En esta presentación se manejan algunos ejemplos de aparatos que usamos cotidianamente que aplican las poleas en su manejo así como su relación e importancia en nuestra vida cotidiana y a su vez, se explicara la relación que tiene con alguno que otro tema de física.

2.    IMPORTANCIA EN LA VIDA COTIDIANA

La mayoría de las máquinas o motores de cualquier tipo funcionan combinadamente por poleas, especialmente los motores eléctricos muy conocidos. En máquinas agrícolas de cualquier tipo la necesitan.

El uso de la polea es más viejo que la "injusticia", hasta se la ve en las tiras cómicas de los “Picapiedra”. Su cálculo en el diámetro es especialmente matemático. En la actualidad la tracción a cadena ha sido reemplazada por correas de caucho altamente resistente comandado por poleas por lo silencioso.

Desde los principios que la humanidad que el hombre está acostumbrado a moldear materiales para poder dar lugar a nuevas y utilísimas herramientas de trabajo, que le permiten moldear y trozar de mejor manera los Alimentos y Bienes que han obtenido de la naturaleza, al punto de que la historia se ha podido clasificar de acuerdo en los materiales que se empleaban para crearlas (comenzando con la Edad de Piedra de la que seguramente muchos hemos oído en varias ocasiones)
El avance de la tecnología también tuvo su aporte en la obtención de Mejores Recursos, con la implementación de herramientas que ya no eran realizadas en forma rudimentaria y hasta la utilización de nuevos objetos que se combinaban dando lugar a lo que posteriormente derivó en las Máquinas, que están destinadas a hacer mucho más simples las tareas.
Partiendo del concepto de que una Máquina busca reemplazar el accionar del hombre ofreciendo un Aumento de la Fuerza como también la posibilidad de realizar una Mayor Precisión en los trabajos, permitiendo la Producción en Serie sin que tenga el toque artesanal y variado de lo que ha sido hecho a mano.

También es considerable como una Máquina Simple la utilización de una Polea o cualquier mecanismo sencillo que se encargue de simplificar en fuerza y comodidad la tarea, permitiendo a un Operador realizar una tarea en forma mucho más sencilla, e inclusive brindando la posibilidad de Reducir Operarios para una tarea, pudiendo una sola persona realizar lo que anteriormente requería de dos o más trabajadores.

Algunos ejemplos de uso de polea son:

1.    EJEMPLO DE USO DE POLEAS: ASCENSOR

Un ejemplo del funcionamiento de la polea se puede observar en un ascensor; la polea funciona cuando existe un contrapeso que hace que el motor no tenga que mover toda la masa de la cabina, logrando de esta manera, un equilibrio de la carga.

En una polea, la rueda se halla en combinación con una cuerda, una cadena o una correa. En un engranaje, el borde de la rueda tiene dientes o una rosca espiral para endentarlo con otro engranaje de similar relieve.

Fue Elisha Graves Otis, un inventor neoyorquino, quien ideo el primer ascensor en 1861. Su invento tuvo un gran impacto ya que permitió a las ciudades expandirse verticalmente, gracias a los rascacielos.

Las partes más importantes de un ascensor son:

• Cabina: donde viajan los pasajeros.
• Contrapesos que equilibran la cabina.
• Un motor eléctrico que sube y baja la cabina.
• Un sistema de cables metálicos y poleas fuertes que se extiende entre los autos y los motores.
• Un sistema de frenado.
• Varios sistemas de seguridad para proteger a los pasajeros si se rompe un cable.
• En edificios grandes, los ascensores tienen un sistema de control electrónico que dirige cada ascensor a la planta correcta utilizando el llamado “algoritmo de ascensores”. Este algoritmo se programa para garantizar el menor tiempo de espera posible.

Para funcionar, un ascensor necesita energía que le permita subir desafiando la ley de la gravedad. Algo que consigue gracias a un sistema de poleas. Para elevar un ascensor se necesitaría una gran cantidad de energía, pero el uso de un contrapeso disminuye notablemente el gasto.

La cabina del ascensor está balanceada por un pesado contrapeso que pesa aproximadamente la misma cantidad que el auto cuando está cargado medio lleno (en otras palabras, el peso del auto más 40-50 por ciento del peso total que puede llevar). Cuando el elevador sube, el contrapeso baja, y viceversa, lo que ayuda de tres formas distintas:

1. El contrapeso hace que sea más fácil para el motor subir y bajar el ascensor. Suponiendo que la cabina con los pasajeros pesan más que el contrapeso, todo lo que el motor tiene que levantar es la diferencia de peso entre los dos y proporcionar un poco de fuerza adicional para superar la fricción en las poleas.
2. Como se emplea menos fuerza, hay menos tensión en los cables, lo que hace que el ascensor sea un poco más seguro.
3. El contrapeso reduce la energía de frenado que el elevador necesita. Imagina lo rápido que tendería a bajar un ascensor lleno si no hubiera ningún tipo de contrapeso. El contrapeso hace que sea mucho más fácil controlar la cabina del ascensor.

1.    TIPOS DE POLEAS   Y SUS CÁLCULOS

a)    Polea fija: Recordemos que solo cambia la dirección de la fuerza y no disminuye el esfuerzo, es decir, la fuerza aplicada es igual a la resistencia.

Si se desea levantar un cuerpo cuyo  peso es 80 N (Newton), se debe hacer una fuerza igual, es decir 80 N.

F = 80 N

a)    Polea móvil: es utilizada para reducir el esfuerzo necesario para levantar una carga. Se encuentra en grúas, montacargas, ascensores, etc.

·         En la polea móvil la fuerza aplicada es igual a la mitad de la resistencia.

·         Para calcular la fuerza F se utiliza la fórmula: 

En este caso, si se desea levantar un objeto con un peso de 80 N (Newton), se debe hacer una fuerza de 40 N.

a)    Polipasto: El polipasto es una combinación de poleas fijas y móviles recorridas por una o varias cuerdas con los extremos anclados a uno o a varios puntos fijos. En este mecanismo la ganancia mecánica y el desplazamiento de la carga van en función inversa: cuanto mayor sea la ganancia conseguida menor será el desplazamiento.

Un aparejo factorial consiste en montar varias poleas fijas acopladas en una sola armadura que se conectan mediante una sola cuerda con otras poleas móviles que se montan en otra armadura.

1.    CÓMO SE RELACIONA LA POLEA CON OTROS TEMAS

Al contrario, si el ascensor tiene velocidad constante, sus cuerpos permanecen en movimiento neto hacia arriba, pero parecen estar estáticos por dentro, si el ascensor se detiene en un momento dado los cuerpos siente un alivio de fuerzas por lo tanto entre mayor fuerza neta hacia arriba mayor va ha ser también hacia abajo la que realizan los cuerpos, es decir que esta ley es completamente cualitativa.

Como se pudo observar, las poleas son aplicadas en una muy buena cantidad de aparatos que utilizamos de manera cotidiana, estas máquinas o aparatos a veces pueden ocupar otros puntos de vista de la física como por ejemplo los siguientes:

Si tomamos de referencial al elevador podemos decir lo siguiente, la ley de la inercia dice que todo cuerpo estático o con movimiento tiende a seguir en ese estado, principalmente en el ascensor cuando inicia estático y tiende con una fuerza hacia arriba, los cuerpos que lleva tienden a estar estáticos aunque una fuerza neta se realice hacia arriba, el cuerpo responde con una fuerza mayor hacia abajo de lo que corresponde con el comienzo. 

1. Opinión Personal 

Considero que con el paso del tiempo el hombre no dejara de impresionarnos cada vez más por la creación de nuevos artefactos que ayuden a facilitar o mejorar nuestra existencia, el uso de poleas se encuentra a nuestro alrededor aunque algunas veces pase por desapercibido, al usar una bicicleta podemos encontrar una forma sencilla de uso de poleas, estas nos ayudan a hacer que la bicicleta pueda avanzar.

Aunque tenemos la capacidad para ver los objetos que nos rodean no somos capaces de llevar más a fondo esa observación que a su vez es tan fascinante, por ejemplo,  cuando utilizamos una lavadora no nos preocupamos por saber cómo funciona de manera interna, sino que solo nos interesa nuestra satisfacción de obtener ropa limpia y seca, pero si nos pudiéramos adentrar más al estudio de las máquinas que nos rodean encontraríamos un mundo de maravillas mecánicas.

Estoy de acuerdo en que el uso de la polea y de otros inventos ha ido mejorando nuestro entorno, sin embargo, no sé si es preferible regresar a los sistemas elaborados sin dañar al medio ambiente y conformarme con los sistemas actuales que, por una parte, son más reforzados y con mejor eficacia, cada uno de nosotros tiene a consideración en que nos beneficia y en que nos afecta el uso de estos y otros aparatos.

Lo que más me gustaría sería que las demás personas se interesen en la física y dediquen una pequeña parte de su tiempo en estudiar lo que les rodea, a ver al mundo con otros ojos, el poder aprender cosas nuevas sin la necesidad de tener que ser un ingeniero físico o matemático o ser muy bueno en ello para poder entenderlas. Si algo me ha gustado es que ahora tengo la oportunidad para poder darme cuenta que el usar una lavadora no solo es presionar un botón, sino que puedo llegar a decirme a mi mism@...¿cómo funciona esta lavadora?

CIBERGRAFÍA Y BIBLIOGRAFÍA

Hibbeler. R. (2016). ESTÁTICA. Principio del trabajo virtual para un sistema de cuerpos rígidos conectados. México, Editorial: Always Learning PEARSON (3^ra edición), pág. 585.

S. A (2018). Importancia de las máquinas. Sacado de:  https://www.importancia.org/maquinas.php visto el: 5 de junio de 2018

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S.A (2017). CÓMO FUNCIONA UN ASCENSOR. Consultado de:  http://www.termiser.com/como-funciona-un-ascensor-de-un-edificio/ el 5 jun. 18

Infoguía (2018) ¿Cómo funcionan las poleas?. Consultado de: https://infoguia.com/infotip.asp?t=como-funcionan-las-poleas&a=1608 el: 4 de junio de 2018

Ins. Educativa (2013). Cálculo con poleas fijas y móviles. Consultado de: https://eudotec.wordpress.com/2013/02/11/calculos-con-polea-fijas-y-moviles/ el: 4 de junio de 2018