Experimento de Poleas

En este nuevo experimento vamos a experimentar con poleas. Vamos a ver cómo se reduce la fuerza necesaria para levantar un peso gracias al uso de poleas. Es posiblemente uno de los experimentos más instructivos para física, ya que gracias a este experimento pueden verse reflejadas las leyes de Newton y se puede aprovechar para explicarlas.

 

MATERIALES PARA EL EXPERIMENTO

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Dinamómetro: http://amzn.to/2yF7vlj (similar al utilizado)
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EXPERIMENTO POLEAS PASO A PASO

 

PASO 1.

En el primer paso vamos a medir la fuerza necesaria para levantar el peso que tenemos con el dinamómetro. Apuntamos la medida del dinamómetro (que debe coincidir con la masa).

En este paso aprovechamos para indicar la diferencia entre masa y peso. Son 2 conceptos que habitualmente se confunden. De hecho cuando hablamos de nuestro peso (en Kg) en realidad estamos hablando de nuestra masa, puesto que el peso es una fuerza y no se mide en Kg sino en Newton (N). La realidad es que en la tierra, el peso es igual a la masa por la gravedad (9,8m/s2, que lo asemejamos a 10m/s), de ahí que al hablar de peso y masa en la tierra muchas veces se utilice una u otra indistintamente. Por ejemplo una masa de 300gramos, tendría un peso de prácticamente 3N en la tierra. En la luna, en el espacio, al tener una gravedad menor es cuando este peso disminuye para la misma masa.

Cuando decimos que pesamos 55Kg, en realidad queremos decir que tenemos una masa de 55Kg, y el peso en la tierra sería de 550N. (55×10 gravedad)

En el ejemplo del que estamos hablando, utilizamos una masa de 300gramos. La medida que nos sale con el dinamómetro es de 3N, que equivale al peso por la gravedad. Esta relación entre peso y masa, viene de la segunda ley de Newton, F=mxa, donde F es el peso, m la masa y la aceleración en la tierra sería la gravedad.

En este ejemplo de esta polea simple también puedes ver la  tercera ley de Newton (principio de acción reacción), donde la misma fuerza que está realizando la masa sobre la estructura, la realiza la estructura sobre la masa.

 

PASO 2

En este segundo paso del experimento, colocamos la polea de forma intuitiva para levantar el peso.

 

Aunque al colocar la polea en esta posición facilitamos el levantamiento del peso, realmente no lo estamos reduciendo. Si seguimos aplicando la tercera ley de Newton, del principio de acción y reacción, vemos que la fuerza necesaria para levantar la masa de 300gramos sigue siendo 3N, y así lo indica el dinamómetro

 

 

PASO 3. POLEA INVERTIDA

Al colocar ahora la polea invertida, vamos a ver, cómo sin usar otros elementos respecto al caso anterior, si que vamos a reducir la fuerza.

 

 

 

PASO 4. DOBLE POLEA

Este es el caso que se utiliza realmente con las poleas. Las poleas de las grúas y sistemas de carga no son poleas simples, sino son poliplastos una suma de poleas sobrepuestas que es lo que realmente hace que baje la fuerza necesaria para levantar un peso. En este caso vamos a verlo con sólo 2 poleas y cómo se distribuyen las fuerzas para conseguir que la fuerza necesaria para levantar la misma masa quede reducida.

 

 

Más esquemático, así sería el sistema de montaje de estas poleas

 

 

Este experimento de poleas, es un experimento aparentemente simple, pero donde se reunen los principios de la mecánica y las 3 leyes de Newton. Si tienen paciencia para entenderlo y analizarlo, los niños harán un gran paso en el entendimiento de la mecánica.