Si alguna vez ha mirado el extremo de una grúa, o si alguna vez ha utilizado un polipasto de motor o un come-along, o si alguna vez ha mirado la jarcia de un velero, entonces ha visto un bloque y aparejo en funcionamiento. Una polea y un aparejo es una disposición de cuerdas y poleas que permite intercambiar fuerza por distancia. En esta edición de Cómo Funcionan las Cosas veremos cómo funciona un bloque y un aparejo, y también examinaremos otros dispositivos que multiplican la fuerza
Entendiendo el bloque y el aparejo
Imagina que tienes la disposición de un peso de 100 libras (45.4 kilogramos) suspendido de una cuerda, como se muestra aquí.
Publicidad
En esta figura, si vas a suspender el peso en el aire entonces tienes que aplicar una fuerza hacia arriba de 100 libras a la cuerda. Si la cuerda tiene 100 pies (30,5 metros) de largo y quieres elevar el peso 100 pies, tienes que tirar 100 pies de cuerda para hacerlo. Esto es simple y obvio.
Ahora imagine que añade una polea a la mezcla.
¿Cambia esto algo? En realidad no. Lo único que cambia es la dirección de la fuerza que tienes que aplicar para levantar el peso. Sigue teniendo que aplicar 100 libras de fuerza para mantener el peso suspendido, y sigue teniendo que enrollar 100 pies de cuerda para levantar el peso 100 pies.
La siguiente figura muestra la disposición después de añadir una segunda polea:
«Esta disposición realmente cambia las cosas de manera importante. Puedes ver que el peso está ahora suspendido por dos poleas en lugar de una. Eso significa que el peso se divide por igual entre las dos poleas, por lo que cada una sostiene sólo la mitad del peso, o 50 libras (22,7 kilogramos). Eso significa que si quieres mantener el peso suspendido en el aire, sólo tienes que aplicar 50 libras de fuerza (el techo ejerce las otras 50 libras de fuerza en el otro extremo de la cuerda). Si quieres elevar el peso 100 pies más alto, entonces tienes que enrollar el doble de cuerda: hay que tirar 200 pies de cuerda. Esto demuestra un compromiso de fuerza-distancia. La fuerza se ha reducido a la mitad, pero la distancia a la que hay que tirar de la cuerda se ha duplicado.
El siguiente diagrama añade una tercera y cuarta polea a la disposición:
«En este diagrama, la polea unida al peso consiste en realidad en dos poleas separadas en el mismo eje, como se muestra a la derecha. Esta disposición reduce la fuerza a la mitad y vuelve a duplicar la distancia. Para sostener el peso en el aire sólo hay que aplicar 25 libras de fuerza, pero para elevar el peso 100 pies más alto en el aire ahora hay que enrollar 400 pies de cuerda.