TRANSMISION Y MULTIPLICACION DE FUERZAS

1. LAS POLEAS Y SU RENDIMIENTO
En una polea, la rueda se halla en combinación con una cuerda, una cadena o una correa.
En un engranaje, el borde de la rueda tiene dientes o una rosca espiral para endentarla con
otro engranaje de relieve similar. Poleas y engranajes se pueden usar para transmitir un
movimiento de rotación entre dos o más árboles o ejes. Si éstos están cerca, como en un
reloj o en un motor de coche, suelen usarse engranajes, si están lejos, suelen usarse poleas.
Los engranajes se emplean también para cambiar a la dirección perpendicular, la dirección
de rotación de un árbol. Ruedas de varios diámetros, ya sean engranajes o poleas, permiten
cambiar la velocidad de rotación.
Las máquinas industriales y agrícolas van equipadas de poleas movidas por correas. Una
correa circular – sin fin – transmite movimiento entre una polea, en el árbol del motor y otra,
en el árbol de una máquina, por ejemplo, en un torno. Dando a la polea del motor o árbol
conductor un diámetro distinto del de la polea de la máquina o árbol conducido, puede
variarse la velocidad de rotación de éste. A menudo se combinan en el árbol conductor varias
poleas de tamaños diferentes para dar una gama de velocidades al árbol conducido, esta
disposición se llama sistema escalonado de poleas. La corona de una polea puede ser amplia
y plana, para una correa ancha o acanalada, para una correa de sección en V o circular, lo
cual impide que ésta se salga.
En un sistema de poleas como las que se presentan en los gráficos a, b y c podemos
analizar el rendimiento de cada grupo de poleas, aplicando reiteradamente la Ley de la
Palanca en cada caso.

2. En la figura a, observamos que el
brazo de la potencia es el diámetro
de una rueda, mientras que el brazo
de la resistencia es el radio de la otra
rueda. Si las poleas son iguales,
entonces la carga levantada será
doble de la fuerza ejercida para
levantarla.
En la figura b se aplica dos veces el
razonamiento anterior, con lo cual se
obtiene que la carga levantada es
cuatro veces mayor que la fuerza
aplicada en levantarla. Por extensión,
en el caso que presenta la figura c. se
aplica tres veces el mismo
razonamiento del primer caso, con lo
cual lavantaremos una carga ocho
veces más grande que la carga
aplicada en levantarla.
Otro tipo de experiencias podemos realizar con los sistemas de poleas que se observan en
los gráficos A y B. Si en ambos casos la relación que existe entre las poleas pequeñas y las
grandes es de 1 : 3, razonamos en cada caso la ganancia de fuerza y consiguientemente la
perdida de velocidad que acompaña a cada sistema.
Para el gráfico A, la fuerza
ejercida por la polea
pequeña inicial se
multiplica por tres sobre el
eje de giro de la rueda
grande del primer grupo de
poleas que giran
solidariamente una grande
con una pequeña, a su vez,
la segunda correa transmite
la fuerza resultante sobre la
última polea grande que
hace de nuevo multiplicar
por tres la fuerza.
En conjunto observamos que la fuerza inicial se ha multiplicado por nueve. Junto a ello
ocurre que la velocidad, por el mismo razonamiento se ha reducido en la novena parte.
Para el gráfico B se aplica reiteradamente el mismo proceso de razonamiento y
obtenemos que la fuerza aumenta en la última polea veintisiete veces de la aplicada a la
polea inicial mientras que la velocidad de giro se reduce en veintisiete veces.
Como conclusión tenemos que, en un sistemas de poleas como las del gráfico A, la fuerza se
incrementa en la misma proporción que se reduce la velocidad.