Como funcionam as polias?

Introdução

Simples Máquinas foram desenvolvidas por pessoas para reduzir os esforços necessários para um determinado trabalho. Para levantar um determinado objeto de determinado peso, uma quantidade igual de força tem que ser aplicada em direção oposta. Por exemplo, para levantar caixas de 10 quilogramas, uma força equivalente a 10 quilogramas tem de ser aplicada em direcções opostas. Isto é um pouco cansativo, pois a força tem de ser aplicada contra a força gravitacional. Como resultado, as polias foram inventadas como máquinas simples usadas para levantar ou puxar um objeto com esforço reduzido. Vamos discutir os processos de como as polias funcionam de uma forma mais detalhada.

O que são polias?

Pulleys são consideradas como uma das máquinas simples básicas que foram descobertas e que são usadas para levantar objetos. O primeiro uso de roldanas foi feito por pessoas das antigas civilizações egípcias e mesopotâmicas. As roldanas são feitas a partir de uma combinação de roda/roldana fixada a um eixo ou eixo. Estas rodas são grossas e contêm ranhuras na porção central para permitir o movimento livre de cordas ou cabos em volta sem qualquer resistência.

Image: Uma única polia com uma corda fixa com um eixo

Polias múltiplas são frequentemente colocadas juntas num único sistema para reduzir o esforço a ser usado para levantar ou puxar um objecto específico. Um aumento no número de roldanas reduz o esforço manual necessário.

Image: Polias múltiplas colocadas juntas para reduzir o esforço

Como mostrado na imagem acima, polias múltiplas reduzem o esforço necessário para levantar uma carga. A carga aqui tem um peso de 100N, e a força que tem que ser aplicada é de 33,5N. Vamos ver detalhes elaborados de como funcionam as polias.

Como funcionam as polias?

Polias são utilizadas em múltiplos sectores de trabalho que estão associados ao levantamento e arrasto de certos objectos que aumentaram a massa ou o peso. Como o nome sugere, a polia foi derivada da palavra Pull. Como foi dito anteriormente, as polias são fixadas a um eixo na parte central da roda para permitir o movimento circular livre em torno dela. A roda tem uma ranhura na mesma para que uma corda ou cabo possa ser colocado. O cabo ou cabo é puxado em uma extremidade para que a carga possa ser levantada ou movida na direção desejada. Concentremo-nos em alguns sistemas em que as polias podem ser utilizadas.

• Como funcionam as polias de uma roda?

Um sistema de polias de roda contém o uso de apenas uma polia em torno da qual a corda é colocada. Nesses casos, a carga é fixada numa extremidade da corda, ou a carga é fixada ao eixo da polia.

– Levantar um objecto com a ajuda de um sistema de polias de uma roda (Carga fixada à corda)

Imagem: Sistema de polia simples fixa

Como mostrado na imagem acima, uma carga de 100 libras é anexada a uma extremidade da corda. A corda passa por um sistema de polia de roda única e alcança o outro lado. Normalmente, se uma pessoa levanta o peso manualmente, tem que exercer uma força no sentido ascendente (contra a Puxada Gravitacional da Terra) a fim de elevá-lo. Isto será contra a Força Gravitacional que está presente na Terra. No entanto, com a ajuda de uma roldana, a direcção em que a força é aplicada é alterada. Como resultado, o esforço necessário para levantar o objeto é reduzido (como a força está sendo aplicada em direção à Terra). Se a corda é puxada por 1 metro, o peso também é levantado por 1 metro à medida que o comprimento da corda é fixo.

Importante Nota: No caso de uma única polia fixa, a força de tensão a trabalhar na corda inteira é a mesma que a massa do objecto em Newton.

– Levantar um objecto com a ajuda de um sistema de polias de uma roda (Carga ligada à polia)

Image: Sistema de polia simples móvel

Uma polia simples fixa tem uma vantagem mecânica de 1 porque o esforço (força) aplicado é igual à massa levantada. No entanto, no caso de uma polia móvel única, a vantagem mecânica é de 2, principalmente porque o esforço (força) a ser aplicado é metade da massa a ser levantada.

Uma polia móvel tem a carga fixada ao eixo ou eixo e uma extremidade do cabo ou cabo é fixa. A outra extremidade da corda é puxada na mesma direcção que o peso. A polia inteira move-se ao redor do cabo de aço à medida que o peso é levantado. Como uma das extremidades do cabo é fixada a uma estrutura sólida e a polia fica pendurada entre os dois lados do cabo suporta a força da carga. Como resultado, a massa do objecto é reduzida para metade e apenas metade da força tem de ser aplicada para levantar o objecto.

Importante Nota: No caso de um sistema de roldana móvel, a força de tensão a trabalhar na corda em ambos os lados é metade da massa que está a ser levantada. Assim, se um objecto de massa ‘M’ estiver a ser levantado, a tensão em cada lado da corda é M/2.

• Como funcionam duas polias de rodas?

O aumento de rodas num sistema de Polias ajuda na redução do esforço que é necessário para levantar a carga. A vantagem mecânica é obtida com o aumento do número de rodas em um sistema de polias. Vantagem mecânica é a relação entre a quantidade de peso e o número de secções em que a corda está dividida. Uma polia com duas rodas é normalmente colocada principalmente numa combinação onde uma polia é fixa, e outra polia é móvel.

Image: Sistema de duas rodas de polia

Utilizar um sistema de duas rodas de polia é quase similar a utilizar uma única polia móvel, uma vez que a mesma vantagem mecânica é obtida. No entanto, existem duas diferenças principais neste caso:

• Primeiro, a força é aplicada para baixo para elevar um objecto para cima. Isto ajuda a negar a Força Gravitacional atuando sobre a carga.
• Segundo, para levantar um objeto pela distância x, a corda tem que ser puxada pela distância 2x. Isto é principalmente porque a corda está agora dividida entre os dois sistemas de roldanas e tem duas secções de tensão. Cada seção da corda tem que ser movida para levantar o peso. Assim, um movimento de x distância em cada secção da corda irá elevar a carga por x distância. Para mover ambas as secções do cabo por x de distância, tem de ser puxado um comprimento equivalente a 2x de porção.

• Como funcionam as roldanas de quatro rodas?

Image: Sistema de Polias de Quatro Rodas

No caso de um sistema de Polias de Quatro Rodas, há uma redução adicional no esforço necessário para levantar um objeto. Isto acontece principalmente porque a corda é laçada quatro vezes ao redor do sistema de polias, ignorando a extremidade livre que está sendo puxada para baixo. Como resultado, a massa do objeto ou a força atuando para baixo através da carga é dividida por quatro vezes. Como resultado, uma pessoa que está puxando a extremidade livre da corda tem que aplicar apenas um quarto da força para levantar o objeto. Entretanto, para levantar o objeto por uma distância x, um comprimento equivalente a 4x tem que ser puxado pela pessoa na corda.

Conclusão

Pulleys são uma das máquinas simples mais utilizadas em vários setores industriais e mecânicos. O desenvolvimento com o tempo tem aumentado a eficácia das polias. O projeto permitiu que as pessoas ganhassem a vantagem mecânica do sistema de quatro polias usando apenas duas polias, simplesmente aumentando o número de ranhuras em uma única polia. Para saber mais sobre como as polias funcionam, visite o site da Pulley India e obtenha informações detalhadas.