La polea

Una polea es una máquina simple, un dispositivo mecánico de tracción, que sirve para transmitir una fuerza. Consiste en una rueda con un canal en su periferia, por el cual pasa una cuerda y que gira sobre un eje central.  

En este caso vamos a estudiar un tipo de poleas concreto, la máquina de Atwood.

Una máquina de Atwood es un dispositivo simple compuesto por una polea por la que pasa una cuerda, de cuyos extremos penden dos masas m1 y m2. En el caso ideal se supone que la cuerda es inextensible y sin masa, y que la polea tampoco tiene masa ni fricción.
 
Las fuerzas que actúan sobre los dos cuerpos son:
 
-El peso: Es una fuerza que SIEMPRE irá hacia abajo, es decir verticalmente dirigida al centro de la tierra. El peso es igual a la masa por la gravedad (p = m · g) y se mide en Newtons.
 
-La tensión (T): cuando ejercemos una fuerza en el extremo de una cuerda o cable estamos intentando separar las partículas que la forman, como estas están fuertemente unidas entre sí la fuerza ejercida sobre el extremo se transmite con el mismo valor a lo largo de la cuerda, de modo que actuará sobre el objeto al que está unida provocando un movimiento. Esta fuerza es la fuerza de tensión.

Cuando la fuerza con la que se tira de una cuerda o cable es mayor que la máxima tensión que es capaz de soportar la cuerda se rompe.
 
No existen fórmulas para calcular la tensión, se determina de modo indirecto a partir de la aplicación de la segunda ley de Newton (∑F= m · a)



NOTA: El signo del peso y la tensión viene determinado por el sentido del movimiento, si van en sentido del movimiento serán positivos y si van al contrario negativos.

El plano inclinado en la escultura, el cincel

Un plano inclinado puede tener función de cuña, rampa y helice.

La cuña es una máquina simple que consiste en una pieza de madera o de metal con forma de prisma triangular. Técnicamente es un doble plano inclinado portátil. Sirve para hender o dividir cuerpos sólidos, para ajustar o apretar uno con otro, para calzarlos o para llenar alguna raja o círculo.Ejemplos muy claros de cuña son: hachas, cinceles y clavos aunque, en general, cualquier herramienta afilada puede actuar como una cuña.

El CINCEL  

El cincel es una herramienta para labrar  que consiste en una barra de acero con un extremo acabado en un filo en forma de cuña; se usa poniendo este extremo sobre lo que se quiere labrar y golpeando con el martillo por el extremo opuesto.

El cincel se usa únicamente en frío con la ayuda de una herramienta de soporte como un martillo o una maza y sus funciones generales son dos:
a. Dividir un material
b. Extraer virutas de un material

Los cinceles se utilizan sobre todo para el corte, cepillado, acanalado, tallado y acabado de los materiales; como madera, piedra, metal o mármol. Sin embargo, las aplicaciones finales y los materiales por lo general determinan qué tipo de cincel se va a utilizar. Para funcionar eficientemente, los cinceles se manejan en el material de base de forma manual utilizando diferentes niveles de presión, dependiendo de la naturaleza de la tarea prevista. Un martillo o un mazo se utiliza generalmente como la fuerza impulsora para ejercer presión en el cincel de mano que se utiliza.

El plano inclinado y la polea en el ferrocarril

Uno de los inventos que marcaron la época de Don Bosco fue el ferrocarril.
 
El plano inclinado y la polea tuvieron especial importancia en la construcción del ferrocarril, ya que una de las dificultades que se plantearon en la construcción de los ferrocarriles fue sortear los desniveles que planteaba la orografía.
Como solución se constuyeron los planos inclinados automotor los cuales ya se habían generalizado en las explotaciones mineras a partir del año 1800.

Su funcionamiento era muy siemple, el descenso de los vagones cargados era aprovechado para subir los vacíos, a través de un cable que unía ambos vagones y pasaba por una polea situada en la cabeza de la instalación. 
Estos planos requerían, evidentemente, que la rampa estuviese en el sentido del tráfico y que el volumen de las mercancías descendentes fuese lo suficientemente alto como para elevar el material ascendente. Este tipo de instalaciones se generalizaron en las explotaciones mineras a partir de 1800.

Con la evolución del arte de construcción de túneles y viaductos para salvar desniveles, estos planos inclinados irían desapareciendo de la geografía, y solo restaron en puntos muy concretos como adaptación a desniveles en pequeñas distancias.

EL PLANO INCLINADO

En el blog hablaremos del uso del plano inclinado en la artesanía pero lo primero de todo es, ¿qué es un plano inclinado?

Un plano inclinado es una máquina simple que consiste en una superficie plana que forma un ángulo agudo con el suelo. En la naturaleza aparece en forma de rampa, pero el ser humano lo ha adaptado a sus necesidades. El objetivo de un plano inclinado es facilitar la elevación o descenso de un objeto o cuerpo.

 Las fuerzas que influyen en una plano inclinado son:

-El peso: Es una fuerza que SIEMPRE irá hacia abajo, es decir verticalmente dirigida al centro de la tierra.  El peso es igual a la masa por la gravedad (p = m · g) y se mide en Newtons.

-La fuerza de rozamiento: Se opone al movimiento, es decir, siempre irá en sentido contrario al movimiento. La fuerza de rozamiento es mu por la fuerza normal (FR= μ·N)
μ= coeficiente de rozamiento.

-La fuerza normal: fuerza imaginaria perpendicular al plano por el que se desplaza. Si el plano fuera horizontal la normal sería igual al peso pero al estar inclinado no coincide. Hay que descomponer el peso para calcular la fuerza normal.

La fuerza normal  es igual a Py. Para calcular Py se multiplica el peso  por el coseno de alfa, es decir el ángulo agudo. Esto se debe a:

Otra de las cosas importantes a tener en cosas es la segunda ley de Newton que dice que el sumatorio de las fuerzas es igual a la masa por la aceleración (∑F= m · a)


En este caso sobre el plano inclinado solo hay dos fuerzas (Px y FR). Hay que tener en cuenta los signos con los que actuarán, que dependerán del sentido del movimiento. Lo que vaya en sentido del movimiento será positivo y lo que se oponga irá en negativo.
En el ejemplo Px será positiva porque va en el sentido del movimiento, hacia abajo y FR será negativa porque va en sentido contrario. La fórmula quedaría (Px - FR = m · a)

Si sobre el objeto se ejerciera una fuerza (F) que tirara de él hacia arriba esto cambiaría.

La fuerza (F) sería positiva porque va en dirección al movimiento y Px y FR serían negativas porque se oponen al movimiento, por lo tanto la fórmula quedaría: F - FR - Px = m · a

Para saber la velocidad a la que va el objeto se usarán las fórmulas del MRUA.