Práctica 3

Poleas

Introducción

Definición:

Dispositivo mecánico de tracción o elevación, formado por una rueda (también denominada roldana) montada en un eje, con una cuerda que rodea la circunferencia de la rueda. Tanto la polea como la rueda y el eje pueden considerarse máquinas simples que constituyen casos especiales de la palanca. Una polea fija no proporciona ninguna ventaja mecánica, es decir, ninguna ganancia en la transmisión de la fuerza: sólo cambia la dirección o el sentido de la fuerza aplicada a través de la cuerda. Sin embargo, con un sistema de poleas móviles (también llamado polipasto) sí es posible obtener una ventaja o ganancia mecánica, que matemáticamente se define como el cociente entre la fuerza de salida (carga) y la fuerza de entrada (esfuerzo). En el caso ideal la ganancia mecánica es igual al número de segmentos de cuerda que sostienen la carga que se quiere mover, excluido el segmento sobre el que se aplica la fuerza de entrada (véase la animación adjunta). El rozamiento reduce la ganancia mecánica real, y suele limitar a cuatro el número total de poleas.

Clases de poleas

Polea fija: esta polea esta fija a la viga, una polea fija simple es de echo una palanca de primara clase con brazos iguales. Sirve únicamente para cambiar la dirección o el sentido de la fuerza, la carga solo es soportada por un segmento de la cuerda.

Polea móvil: esta polea esta unida al objeto y no a la viga, una polea móvil siempre es una palanca de segunda clase, que multiplica la fuerza ejercida, la carga es soportada por ambos segmentos de cuerda, por que solo hace falta una fuerza igual a la mitad del peso para levantar la carga. Sin embargo hay que tirar de la cuerda a una mayor distancia.

Objetivos

Determinar la fuerza equilibrante en un sistemas de poleas que soporten cierta carga.

Estimar la ventaja mecánica y la relación de desplazamiento en sistemas de poleas que soporten cierta carga.

Material y/o equipo

Marco metálico

Fluxómetro

Juego de poleas

Dinamómetro de 10 N

3 masas

Hilos

Desarrollo

Actividad parte 1

Para esta actividad construimos la siguiente configuración:

Utilizando dos masas diferentes, tomando en cuenta que para esta práctica consideramos 100g=1N, colocamos en la configuración el primer peso y con el dinamómetro determinamos la magnitud de la fuerza que tenemos que aplicar para que el peso se encuentre en equilibrio, una vez determinada la magnitud inclinamos el dinamómetro y determinamos que fuerza se necesita para que el peso se encuentre en equilibrio, repetimos el procedimiento para el peso No. 2.

Evento W [N] Fvertical [N] Finclinada [N]

1 5.5 5.5 5.5

2 2.5 2.5 2.5

Actividad parte 2

Para esta parte de la actividad construimos la siguiente configuración

Para esta parte de la practica utilizamos 3 pesos diferentes, colocando uno por uno en la configuración, tomamos la medición de la fuerza necesaria para mantener en equilibrio cada uno de ellos, también tomamos las posiciones iniciales, cambiamos el arreglo a una posición arbitraria y tomamos nuevamente su posición para poder determinar ∆_Y^w y ∆_Y^F

Evento

W

[N]

F

[N]

y_1^w

[m]

y_1^F

[m]

y_2^w

[m]

y_2^F

[m]

∆_Y^w

∆_Y^F

VM=W/F

RD=(∆_Y^F)/(∆_Y^w )

%ŋ

1 2.5 1.3 0.127 0.38 0.2 0.243 0.073 0.137 1.92 1.87 102.6

2 5.5 2.5 0.065 0.513 0.19 0.26 0.125 0.253 2.2 2.024 108.69

3 7.5 3.8 0.067 0.50 0.184 0.29 0.117 0.21 1.97 1.79 110.05

Donde VM: ventaja mecánica RD: relación de desplazamiento

Ŋ: eficiencia mecánica =(VM/RD)*100 numero de poleas móviles: 1

Actividad parte 3

Construimos la siguiente configuración utilizando una polea fija y dos móviles.

En esta actividad también utilizamos 3 pesos diferentes, colocando uno por uno en la configuración, tomamos la medición de la fuerza necesaria para mantener en equilibrio cada uno de ellos, también tomamos las posiciones iniciales, cambiamos el arreglo a una posición arbitraria y tomamos nuevamente su posición para poder determinar ∆_Y^w y ∆_Y^F

Evento

W

[N]

F

[N]

y_1^w

[m]

y_1^F

[m]

y_2^w

[m]

y_2^F

[m]

∆_Y^w

∆_Y^F

VM=W/F

RD=(∆_Y^F)/(∆_Y^w )

%ŋ

1 2.5 0.7 0.095 0.33 0.037 0.56 0.058 0.23 3.57 3.96 90

2 5.5 1.45 0.07 0.44 0.035 0.565 0.035 0.125 3.79 3.57 106

...