La ventaja mecánica del bloque y los aparejos

una polea de bloqueo y aparejo es una máquina que reduce en gran medida la cantidad de fuerza necesaria para mover o levantar un objeto, como una caja pesada. una polea estándar está compuesta por una sola rueda en un eje con una cuerda que corre sobre ella. por sí sola, una polea solo puede cambiar la dirección de una fuerza aplicada a un objeto. un sistema de poleas que trabajan juntas puede formar un bloque y un aparejo, que multiplica la fuerza además de cambiar la dirección de la fuerza, lo que significa que se requiere menos fuerza para mover un objeto. El grado en que el bloqueo y el aparejo multiplica la fuerza es su ventaja mecánica.

el bloqueo y los tackles se utilizan con frecuencia en áreas donde no hay maquinaria pesada y en su lugar debe sustituirse la potencia humana. en la antigüedad, bloques y aparejos se usaban en proyectos de construcción para mover cargas pesadas. en la era moderna, se usan con frecuencia en embarcaciones donde no sería práctico tener una grúa u otra maquinaria pesada.

Si intentáramos levantar una caja de 200 libras del piso a las vigas de un edificio, podríamos hacerlo usando una polea simple. pondríamos una polea en las vigas y pasaríamos una cuerda a través de ella, sujetando un extremo de la cuerda a la caja. tirando del otro extremo de la cuerda (la parte de arrastre), podríamos levantar la caja en las vigas. en este sistema, cada vez que tiramos de la cuerda un pie con 200 lbs. De fuerza, levantamos la caja un pie. Levantando con cualquier cosa menos de 200 lbs. de fuerza no moverá nuestra caja de 200 lb.

Si, en lugar de unir la cuerda directamente a la caja, la pasáramos a través de una nueva polea conectada a la caja y luego atáramos el extremo de la cuerda a las vigas, tendríamos un bloque y trastos. ahora, cada vez que tiramos del extremo libre de la cuerda, la cuerda tendría que viajar dos veces entre las vigas y la caja. Tendríamos que jalar dos pies de la cuerda para levantar la caja con un solo pie. Sin embargo, solo tendríamos que tirar con 100 lbs. de fuerza.

Esta disparidad entre la cantidad de fuerza requerida para mover un objeto y el peso del objeto es la ventaja mecánica del bloqueo y los aparejos. esto es lo mismo que la disparidad entre la cantidad de cuerda que tiramos en comparación con la distancia que se mueve el objeto. para calcular la ventaja mecánica, podemos dividir el peso del objeto que se levanta por la fuerza requerida para levantarlo o dividir la cantidad de cuerda que tenemos que tirar según la distancia que se mueve el objeto. Para encontrar la ventaja mecánica de nuestra máquina por el primer método, dividiríamos el peso de la caja, 200 libras, por la cantidad de fuerza requerida para levantarla, 100 libras, lo que nos da una ventaja mecánica de dos. dividir la cantidad de cuerda que transportamos a la vez, 2 pies, por la distancia que se eleva la caja, un pie nos da la misma respuesta. como una regla de oro, el número de longitudes de cable entre las dos poleas en un bloque y aparejo corresponde a la ventaja mecánica de la máquina. en nuestra máquina, la cuerda pasa de la polea superior a la polea inferior y de regreso a las vigas: dos tramos de cuerda nos dan la ventaja mecánica de dos.

Aunque un bloqueo y un aparejo disminuyen la cantidad de fuerza necesaria para mover un objeto, no cambia la cantidad de trabajo. por ejemplo, un bloqueo y un aparejo con una ventaja mecánica de cuatro le permitirá levantar un objeto de 4 libras con solo 1 libra de fuerza. sin embargo, también requerirá que jale 4 pies de cuerda para levantar el objeto un pie.

cuando un objeto se mueve contra otro objeto, parte de la energía del objeto en movimiento se pierde por fricción. en bloque y aparejo, un poco de fricción en las poleas reducirá la ventaja mecánica de la máquina. para incluir la fricción en un cálculo de la ventaja mecánica de un bloqueo y un aparejo, divida el peso del objeto que se levanta por el peso necesario para levantarlo.