Come funzionano le pulegge?

Introduzione

Le macchine semplici sono state sviluppate dalle persone per ridurre gli sforzi richiesti per un lavoro particolare. Per sollevare un oggetto particolare di un certo peso, una quantità uguale di forza deve essere applicata in direzione opposta. Per esempio, per sollevare una scatola che pesa 10 chilogrammi, una forza equivalente a 10 chilogrammi deve essere applicata verso l’alto. Questo è un po’ faticoso perché la forza deve essere applicata contro la forza gravitazionale. Di conseguenza, le carrucole sono state inventate come macchine semplici utilizzate per sollevare o tirare un oggetto con uno sforzo ridotto. Discutiamo i processi di funzionamento delle carrucole in modo più dettagliato.

Che cosa sono le carrucole?

Le carrucole sono considerate come una delle macchine semplici di base che sono state scoperte e che vengono utilizzate per sollevare oggetti. Il primo uso delle carrucole è stato fatto dai popoli dell’antico Egitto e della Mesopotamia. Le carrucole sono costituite da una combinazione di ruote fissate a un albero o asse. Queste ruote sono spesse e contengono scanalature nella parte centrale per permettere il libero movimento di corde o cavi intorno ad essa senza alcuna resistenza.

Immagine: Una puleggia singola con una corda fissata con un asse

Pulegge multiple sono spesso collocate insieme in un unico sistema per ridurre lo sforzo utilizzato per sollevare o tirare un oggetto specifico. Un aumento del numero di carrucole riduce lo sforzo manuale richiesto.

Immagine: Carrucole multiple messe insieme per ridurre lo sforzo

Come mostrato nell’immagine sopra, le carrucole multiple riducono lo sforzo richiesto per sollevare un carico. Il carico qui ha un peso di 100N, e la forza che deve essere applicata è di 33,5N. Passiamo attraverso i dettagli elaborati di come funzionano le carrucole.

Come funzionano le carrucole?

Le carrucole sono usate in molteplici settori di lavori che sono associati con il sollevamento e la trazione di certi oggetti che hanno una massa o un peso maggiore. Come suggerisce il nome, Pulley deriva dalla parola Pull. Come detto prima, le pulegge sono fissate a un asse nella parte centrale della ruota per permettere il libero movimento circolare intorno ad essa. La ruota ha una scanalatura in essa in modo da poter collocare una corda o un cavo. La corda o il cavo viene tirato da un’estremità in modo che il carico possa essere sollevato o spostato nella direzione desiderata. Concentriamoci su alcuni sistemi in cui le pulegge possono essere utilizzate.

• Come funzionano le pulegge ad una ruota?

I sistemi di pulegge ad una ruota prevedono l’uso di una sola puleggia attorno alla quale viene posta la corda. In questi casi, il carico è fissato ad un’estremità della corda, o il carico è attaccato all’asse della puleggia.

– Sollevamento di un oggetto con l’aiuto di un sistema di carrucole a una ruota (carico attaccato alla corda)

Immagine: Sistema di carrucole fisse singole

Come mostrato nell’immagine sopra, un carico di 100 libbre è attaccato a un’estremità della corda. La corda passa attraverso un sistema di carrucole a ruota singola e raggiunge l’altro lato. In genere, se una persona solleva manualmente il peso, deve esercitare una forza nella direzione verso l’alto (contro la forza di gravità della Terra) per sollevarlo. Questo sarà contro la forza gravitazionale che è presente sulla Terra. Tuttavia, con l’aiuto di una carrucola, la direzione in cui la forza viene applicata viene cambiata. Di conseguenza, lo sforzo richiesto per sollevare l’oggetto si riduce (poiché la forza viene applicata verso la Terra). Se la corda viene tirata di 1 metro, anche il peso viene sollevato di 1 metro poiché la lunghezza della corda è fissa.

Nota importante: Nel caso di una singola carrucola fissa, la forza di tensione che agisce sull’intera corda è uguale alla massa dell’oggetto in Newton.

– Sollevamento di un oggetto con l’aiuto di un sistema di carrucole a ruota (carico attaccato alla carrucola)

Immagine: Sistema a carrucola mobile singola

Una carrucola singola fissa ha un vantaggio meccanico di 1 perché lo sforzo (forza) applicato è uguale alla massa sollevata. Tuttavia, nel caso di una singola puleggia mobile, il vantaggio meccanico è 2. Questo è principalmente perché lo sforzo (forza) che deve essere applicato è la metà della massa che deve essere sollevata.

Una puleggia mobile ha il carico attaccato all’asse o all’albero e un’estremità della corda o del cavo è fissa. L’altra estremità della corda viene tirata nella stessa direzione del peso. L’intera puleggia si muove intorno alla corda mentre il peso viene sollevato. Poiché un’estremità della corda è fissata a una struttura solida e la puleggia è appesa in mezzo, entrambi i lati delle corde sopportano la forza del carico. Di conseguenza, la massa dell’oggetto è dimezzata, e solo metà della forza deve essere applicata per sollevare l’oggetto.

Nota importante: Nel caso di un sistema di puleggia mobile, la forza di tensione che lavora sulla corda da entrambi i lati è metà della massa che viene sollevata. Così, se viene sollevato un oggetto di massa ‘M’, la tensione su ciascun lato della corda è M/2.

• Come funzionano le pulegge a due ruote?

L’aumento delle ruote in un sistema di pulegge aiuta a ridurre lo sforzo richiesto per sollevare il carico. Il vantaggio meccanico si ottiene con un aumento del numero di ruote in un sistema di pulegge. Il vantaggio meccanico è il rapporto tra la quantità di peso e il numero di sezioni in cui è divisa la corda. Una carrucola con due ruote è di solito collocata principalmente in una combinazione dove una carrucola è fissa, e un’altra carrucola è mobile.

Immagine: Sistema di pulegge a due ruote

L’utilizzo di un sistema di pulegge a due ruote è quasi simile all’utilizzo di una singola puleggia mobile, poiché si ottiene lo stesso vantaggio meccanico. Tuttavia, ci sono due differenze principali in questo caso:

• In primo luogo, la forza è applicata verso il basso per sollevare un oggetto verso l’alto. Questo aiuta a negare la forza di gravità che agisce sul carico.
• In secondo luogo, per sollevare un oggetto di distanza x, la corda deve essere tirata di distanza 2x. Questo è dovuto principalmente al fatto che la corda è ora divisa tra i due sistemi di carrucole e ha due sezioni di tensione. Ogni sezione della corda deve essere spostata per sollevare il peso. Così uno spostamento di x distanza in ogni sezione della corda solleverà il carico di x distanza. Per spostare entrambe le sezioni di corda di x distanza, si deve tirare una porzione di lunghezza equivalente a 2x.

• Come funzionano le carrucole a quattro ruote?

Immagine: Four Wheel Pulley System

Nel caso di un sistema di carrucole a quattro ruote, c’è un’ulteriore riduzione dello sforzo richiesto per sollevare un oggetto. Questo è dovuto principalmente al fatto che la fune si avvolge quattro volte intorno al sistema di carrucole, ignorando l’estremità libera che viene tirata giù. Come risultato, la massa dell’oggetto o la forza che agisce verso il basso attraverso il carico è divisa per quattro volte. Di conseguenza, una persona che sta tirando l’estremità libera della corda deve applicare solo un quarto della forza per sollevare l’oggetto. Tuttavia, per sollevare l’oggetto di una distanza x, una lunghezza equivalente di 4x deve essere tirata dalla persona sulla corda.

Conclusione

Le pulegge sono una delle macchine semplici più usate in vari settori industriali e meccanici. Lo sviluppo nel tempo ha aumentato l’efficacia delle pulegge. La progettazione ha permesso alle persone di ottenere il vantaggio meccanico del sistema a quattro pulegge utilizzando solo due pulegge semplicemente aumentando il numero di scanalature in una singola puleggia. Per saperne di più su come funzionano le pulegge visitare il sito web di Pulley India e ottenere informazioni dettagliate.