Ayuda con la Física: problemas respecto a poleas y demás nociones básicas
Hola de nuevo, espero que todo te vaya bien, soy el chico español ue te preguntó por las dudas de la balanza, espero que te acuerdes, bueno y que estés bien, ya se habla aquí del tema elecciones de Perú.
Bueno, he subido a una página dos dibujos realizados por mi, así tu lo veras con más facilidad, una es una duda sobre poleas, que habiendo varias poleas, no sabría de que lado tirar para que suba o baje más realizando la menor fuerza posible.
Si ves el dibujo al mismo tiempo, todo será más sencillo, bueno espero que aparte me des unos consejos sobre movimientos de poleas, lo básico, como saber si suben si bajan, la fuerza donde es mayor donde es menor...
http://img7.imageshack.us/i/dibujohvs.jpg/
En el segundo dibujo veras, una especie de cuenco, donde hay tres pelotas en distintas posiciones y alturas, pues esperaría saber cual de ellas cae dentro cual fuera, y así, nociones básicas.
Bueno espero de nuevo tus grandes consejos que sirven de gran ayuda cuando uno se queda atascado a la hora de solucionarlo.
Un abrazo y gracias
Bueno, he subido a una página dos dibujos realizados por mi, así tu lo veras con más facilidad, una es una duda sobre poleas, que habiendo varias poleas, no sabría de que lado tirar para que suba o baje más realizando la menor fuerza posible.
Si ves el dibujo al mismo tiempo, todo será más sencillo, bueno espero que aparte me des unos consejos sobre movimientos de poleas, lo básico, como saber si suben si bajan, la fuerza donde es mayor donde es menor...
http://img7.imageshack.us/i/dibujohvs.jpg/
En el segundo dibujo veras, una especie de cuenco, donde hay tres pelotas en distintas posiciones y alturas, pues esperaría saber cual de ellas cae dentro cual fuera, y así, nociones básicas.
Bueno espero de nuevo tus grandes consejos que sirven de gran ayuda cuando uno se queda atascado a la hora de solucionarlo.
Un abrazo y gracias
Respuesta de kokogalvez
1
Que gusto de tenerte otra vez, claro que te recuerdo. Acá en Perú hubo mucha incertidumbre porque resulto electo el que, a mi entender y de mucha gente, era el peor de los candidatos, en fin, habrá que esperar y ver.
No entendí bien tu 2do problema. En cuanto al 1ro, al respecto de poleas, puedo adelantarte lo siguiente:
(1) Están dentro de la categoría de "Maquinas Simples" por utilizar la fuerza humana para convertirla en otra fuerza con determinada ventaja, sea por haber aumentado su magnitud o la longitud de su desplazamiento o la dirección del mismo (otras Maquinas Simples son la palanca, el torno, el plano inclinado, el tornillo, la cuña, la rueda, la prensa hidráulica). Lo que normalmente se espera de una Maquina Simple es multiplicar la fuerza del hombre aunque hay otras aplicaciones que no tienen que ver con esto, las Maquinas Simples fueron muy útiles en la antigüedad cuando todavía no se conocían los motores, entre otros adelantos que ahora tenemos.
(2) Hay de 2 clases de poleas: fijas y móviles. En la polea fija, el eje (o centro de giro de la polea) no cambia de posición, normalmente esta fijo por un soporte rígido o cualquier otro mecanismo que asegure que el eje no cambie de posición. En la polea móvil, el eje(normalmente va sin soporte) puede cambiar de posición (por lo general, vertical). Físicamente las poleas fijas y móviles son idénticas, lo único que las distingue es la posibilidad del desplazamiento traslacional de su eje. Por ej., en el 1er dibujo de los que enviaste, si los soportes de las 3 poleas son barras, las tres son poleas fijas; pero si fuesen cuerdas, la polea del centro seria móvil ya que claramente su eje tiende a desplazarse hacia arriba y la cuerda que la soporta es incapaz de impedirlo, mientras que en las otras dos, el desplazamiento de sus ejes tiende a ser hacia abajo lo cual es fácilmente evitado por las cuerdas que los soportan. En cualquier caso, por la forma en que esta ubicada, esta 2da polea no ofrece ninguna utilidad y es prescindible.
(3) Toda polea, fija o móvil, es una maquina simple que sirve para transmitir una fuerza y tiene en su circunferencia un canal o "garganta" por donde pasa una cuerda en uno de cuyos extremos se aplica la fuerza del hombre que es la fuerza motriz (llamada "potencia") y en el otro va el peso que se desee levantar o el objeto al que se destina la fuerza (llamado "resistencia") que es la fuerza resistente. Así, en tu primer dibujo, la potencia va a ser aplicada en el lado derecho y la resistencia esta en el extremo izquierdo; claro que se trata de una apreciación panorámica ya que en este caso son 3 poleas, pero podríamos enfocarlo así:
. Para la 1ª polea de la derecha.- Fuerza motriz o potencia (P): toda fuerza aplicada a cualquiera de los puntos A, B o C; fuerza resistente o resistencia (R): 2da polea (o polea central)
. Para la 2ª polea (en el centro).- P: La que proviene de la 1ª polea; R: 3ra polea (la del extremo izquierdo)
. Para la 3ª polea (extremo izquierdo).- P: La que proviene de la 2ª polea; R: el bloque triangular
(4) En toda polea*, fija o móvil, la fuerza motriz se transmite íntegramente al otro lado de manera que en el lado de la resistencia, esta fuerza se recibe exactamente igual sin importar el angulo con que se halo la cuerda. Esto significa (en tu 1er dibujo) que si a la 1ª polea le aplicamos (halando) una fuerza F en cualquiera de los puntos A, B y C, la misma fuerza F va a ser recibida por la 2ª polea, la cual también la transmitirá íntegramente a la 3ª polea, la que finalmente se la hará llegar íntegramente al bloque triangular. Así, esta carga "sentirà" que la están halando hacia arriba con una fuerza F. Por tanto, ya vas concluyendo que da igual tirar de cualquiera de los puntos A, B o C, no hay diferencia excepto por un pequeño detalle: la comodidad, como veremos luego, resulta "mejor" (o más favorable) la posición A.
* Aquì, y en todo momento, suponemos Poleas Ideales, es decir, que no tienen pèrdidas por rozamiento ni por ninguna otra causa.
(5) Se llama Ventaja Mecánica (VM) de una maquina simple al valor por el cual multiplica la fuerza del hombre. Por ej., si al aplicar una fuerza de 1 kilo a una gata hidráulica, consigues levantar un peso de 500 kilos, la VM de la gata es 500 ya que ese factor esa maquina multiplico tu fuerza.
(6) La VM de las poleas fijas es 1. Esto significa que no multiplican la fuerza y va de acuerdo con lo expuesto en (4) al decir que dejan transmitir íntegramente la misma fuerza. Aquí no importa el angulo con que se tire de la cuerda, por eso en tu 1er dibujo, las posiciones A, B y C son indistintas.
Entonces, ¿cuál es la utilidad de una polea fija?. Su función (y única)es cambiar la dirección de la fuerza aplicada, esto obedece a un deseo de cambiar una posición a otra más cómoda, por ej. para desarrollar una fuerza, más fácil te resulta halar hacia abajo que hacia arriba, porque en el primer caso puedes ayudarte apoyándote en tu propio peso, por esa razón decía que la posición A de ti dibujo es la más favorable, las otras dos B y C, te van a exigir un poco más de esfuerzo para aplicar la misma fuerza y en cualquiera de las 3 posiciones, la fuerza transmitida al otro lado sera la misma.
(7) La VM de las poleas móviles es 2 pero siempre que la resistencia o carga no se coloque en el otro extremo de la cuerda SINO EN EL MISMO EJE (esto explica porque razón se deja su eje libre para que se desplace). Este es el típico uso de la polea móvil: la carga se cuelga del eje. El otro extremo de la cuerda va a un soporte rígido (piso, techo o pared) de modo que técnicamente este soporte viene a ser la resistencia y como se vera después, se aprovecha el principio de acción y reacción para aumentar la VM. Esta configuración de la polea es la que permite duplicar el esfuerzo.
Así, regresando a tu dibujo, la 2ª polea, si fuese móvil (suponiendo que la soporta un cable), esta mal configurada porque no se le esta sacando el provecho que le corresponde ya que no se le ha colocado la carga en su eje y esta siendo usada como polea fija sin serlo, su VM es 1 y no tiene ninguna función de cambio de dirección de la fuerza que sea útil, por ese motivo pasa desapercibida y es del todo prescindible. Otra cosa seria si el bloque triangular hubiese sido colgado de su eje y el extremo del cable de la 3ª polea hubiese sido amarrado al piso. En este caso, la fuerza que apliques en la 1ª polea -en cualquiera de las posiciones A, B, C- se duplicaba para levantar al bloque. Si el bloque es de 100 kilos, te hubiesen bastado 50 Kg.
Ok pcriso, disculpame pero ya debo ir a la ducha para irme a mi trabajo. He tendió problemas con mi PC (virus)y tuve que quedarme hasta tarde anoche. Anda viendo este avance, pregunta cualquier duda o avisa si no hay dificultad, y ya continuaremos más tarde. Un abrazo, hasta pronto.
No entendí bien tu 2do problema. En cuanto al 1ro, al respecto de poleas, puedo adelantarte lo siguiente:
(1) Están dentro de la categoría de "Maquinas Simples" por utilizar la fuerza humana para convertirla en otra fuerza con determinada ventaja, sea por haber aumentado su magnitud o la longitud de su desplazamiento o la dirección del mismo (otras Maquinas Simples son la palanca, el torno, el plano inclinado, el tornillo, la cuña, la rueda, la prensa hidráulica). Lo que normalmente se espera de una Maquina Simple es multiplicar la fuerza del hombre aunque hay otras aplicaciones que no tienen que ver con esto, las Maquinas Simples fueron muy útiles en la antigüedad cuando todavía no se conocían los motores, entre otros adelantos que ahora tenemos.
(2) Hay de 2 clases de poleas: fijas y móviles. En la polea fija, el eje (o centro de giro de la polea) no cambia de posición, normalmente esta fijo por un soporte rígido o cualquier otro mecanismo que asegure que el eje no cambie de posición. En la polea móvil, el eje(normalmente va sin soporte) puede cambiar de posición (por lo general, vertical). Físicamente las poleas fijas y móviles son idénticas, lo único que las distingue es la posibilidad del desplazamiento traslacional de su eje. Por ej., en el 1er dibujo de los que enviaste, si los soportes de las 3 poleas son barras, las tres son poleas fijas; pero si fuesen cuerdas, la polea del centro seria móvil ya que claramente su eje tiende a desplazarse hacia arriba y la cuerda que la soporta es incapaz de impedirlo, mientras que en las otras dos, el desplazamiento de sus ejes tiende a ser hacia abajo lo cual es fácilmente evitado por las cuerdas que los soportan. En cualquier caso, por la forma en que esta ubicada, esta 2da polea no ofrece ninguna utilidad y es prescindible.
(3) Toda polea, fija o móvil, es una maquina simple que sirve para transmitir una fuerza y tiene en su circunferencia un canal o "garganta" por donde pasa una cuerda en uno de cuyos extremos se aplica la fuerza del hombre que es la fuerza motriz (llamada "potencia") y en el otro va el peso que se desee levantar o el objeto al que se destina la fuerza (llamado "resistencia") que es la fuerza resistente. Así, en tu primer dibujo, la potencia va a ser aplicada en el lado derecho y la resistencia esta en el extremo izquierdo; claro que se trata de una apreciación panorámica ya que en este caso son 3 poleas, pero podríamos enfocarlo así:
. Para la 1ª polea de la derecha.- Fuerza motriz o potencia (P): toda fuerza aplicada a cualquiera de los puntos A, B o C; fuerza resistente o resistencia (R): 2da polea (o polea central)
. Para la 2ª polea (en el centro).- P: La que proviene de la 1ª polea; R: 3ra polea (la del extremo izquierdo)
. Para la 3ª polea (extremo izquierdo).- P: La que proviene de la 2ª polea; R: el bloque triangular
(4) En toda polea*, fija o móvil, la fuerza motriz se transmite íntegramente al otro lado de manera que en el lado de la resistencia, esta fuerza se recibe exactamente igual sin importar el angulo con que se halo la cuerda. Esto significa (en tu 1er dibujo) que si a la 1ª polea le aplicamos (halando) una fuerza F en cualquiera de los puntos A, B y C, la misma fuerza F va a ser recibida por la 2ª polea, la cual también la transmitirá íntegramente a la 3ª polea, la que finalmente se la hará llegar íntegramente al bloque triangular. Así, esta carga "sentirà" que la están halando hacia arriba con una fuerza F. Por tanto, ya vas concluyendo que da igual tirar de cualquiera de los puntos A, B o C, no hay diferencia excepto por un pequeño detalle: la comodidad, como veremos luego, resulta "mejor" (o más favorable) la posición A.
* Aquì, y en todo momento, suponemos Poleas Ideales, es decir, que no tienen pèrdidas por rozamiento ni por ninguna otra causa.
(5) Se llama Ventaja Mecánica (VM) de una maquina simple al valor por el cual multiplica la fuerza del hombre. Por ej., si al aplicar una fuerza de 1 kilo a una gata hidráulica, consigues levantar un peso de 500 kilos, la VM de la gata es 500 ya que ese factor esa maquina multiplico tu fuerza.
(6) La VM de las poleas fijas es 1. Esto significa que no multiplican la fuerza y va de acuerdo con lo expuesto en (4) al decir que dejan transmitir íntegramente la misma fuerza. Aquí no importa el angulo con que se tire de la cuerda, por eso en tu 1er dibujo, las posiciones A, B y C son indistintas.
Entonces, ¿cuál es la utilidad de una polea fija?. Su función (y única)es cambiar la dirección de la fuerza aplicada, esto obedece a un deseo de cambiar una posición a otra más cómoda, por ej. para desarrollar una fuerza, más fácil te resulta halar hacia abajo que hacia arriba, porque en el primer caso puedes ayudarte apoyándote en tu propio peso, por esa razón decía que la posición A de ti dibujo es la más favorable, las otras dos B y C, te van a exigir un poco más de esfuerzo para aplicar la misma fuerza y en cualquiera de las 3 posiciones, la fuerza transmitida al otro lado sera la misma.
(7) La VM de las poleas móviles es 2 pero siempre que la resistencia o carga no se coloque en el otro extremo de la cuerda SINO EN EL MISMO EJE (esto explica porque razón se deja su eje libre para que se desplace). Este es el típico uso de la polea móvil: la carga se cuelga del eje. El otro extremo de la cuerda va a un soporte rígido (piso, techo o pared) de modo que técnicamente este soporte viene a ser la resistencia y como se vera después, se aprovecha el principio de acción y reacción para aumentar la VM. Esta configuración de la polea es la que permite duplicar el esfuerzo.
Así, regresando a tu dibujo, la 2ª polea, si fuese móvil (suponiendo que la soporta un cable), esta mal configurada porque no se le esta sacando el provecho que le corresponde ya que no se le ha colocado la carga en su eje y esta siendo usada como polea fija sin serlo, su VM es 1 y no tiene ninguna función de cambio de dirección de la fuerza que sea útil, por ese motivo pasa desapercibida y es del todo prescindible. Otra cosa seria si el bloque triangular hubiese sido colgado de su eje y el extremo del cable de la 3ª polea hubiese sido amarrado al piso. En este caso, la fuerza que apliques en la 1ª polea -en cualquiera de las posiciones A, B, C- se duplicaba para levantar al bloque. Si el bloque es de 100 kilos, te hubiesen bastado 50 Kg.
Ok pcriso, disculpame pero ya debo ir a la ducha para irme a mi trabajo. He tendió problemas con mi PC (virus)y tuve que quedarme hasta tarde anoche. Anda viendo este avance, pregunta cualquier duda o avisa si no hay dificultad, y ya continuaremos más tarde. Un abrazo, hasta pronto.
Gracias, he entendido que entonces entre las tres formas A, B Y C, las tres levantarían el peso, pero la más cómoda de levantarlo seria la A, entonces esto ya lo he entendido.
El segundo ejercicio es de esta forma:
Se trata de una semicircunferencia, donde hay tres pelotas(A, BYC)si se dejan caer de distintas posiciones, cual de ellas será la que salga de la semicircunferencia, y cual quedara alojada dentro.
Espero que así lo entiendas, y me ayudes,
Un saludo
El segundo ejercicio es de esta forma:
Se trata de una semicircunferencia, donde hay tres pelotas(A, BYC)si se dejan caer de distintas posiciones, cual de ellas será la que salga de la semicircunferencia, y cual quedara alojada dentro.
Espero que así lo entiendas, y me ayudes,
Un saludo
Ok, a falta de datos numéricos de distancias, este 2do problema es una aplicación intuitiva del principio de conservación de la Energía Mecánica y choques, me ceñiré a resultados pero si requieres explicación con fundamentos, me avisas.
. Pelotita A.- Este pelotita, de hecho, quedara dentro ya que al deslizarse hacia la derecha sobre la semicircunferencia y volver a subir, por conservación de la energía potencial, no podrá alcanzar una altura superior a aquella desde la cual fue lanzada y por tanto en el mejor de los casos, de no mediar perdidas de energía por rozamiento, alcanzara la misma altura en el extremo derecho de la semicircunferencia y volverá, quedando oscilando eternamente sobre esta pista de derecha y de derecha a izquierda.
. Pelotita B.- Esta pelotita, desde el punto de vista horizontal (eje X), esta a la altura "dentro" de la cavidad y cerca de su extremo izquierdo, y desde el punto de vista vertical (eje Y) es soltada desde una altura que sobresale del nivel horizontal de la entrada a la cavidad semicircular aunque no por mucho y de no mediar tampoco perdidas de energía, esta pelotita luego de desplazarse podrá alcanzar una altura similar pero sin salir horizontalemente de la zona semicircular. Lo que va a ocurrur en verdad es que la pelotita al caer sobre la superficie semicircular, no deslizara sobre ella sino rebotara chocando contra otra de sus paredes y rebotando sucesivamente saliendo verticalmente algunas veces de la cavidad, nunca a alturas mayores de la que fue lanzada, pero sin salir horizontalmente de la zona, por tanto también quedara dentro.
. Pelotita C.- Esta pelotita es soltada desde una altura mayor pero la figura no es muy precisa en un detalle, para poderte responder necesito saber si la pelotita esta en la misma vertical que pasa por el extremo izquierdo de la cavidad semicircular o esta un poco más a la izquierda como parece. En el 1er caso quedara dentro pero en el 2do caso va a ser necesario un pequeño impulso hacia la derecha para "embocarla" y, de hecho, esto tendrá como consecuencia que la pelotita se saldrá de la cavidad por el extremo derecho. Avisa cualquier cosa, un abrazo pcriso.
. Pelotita A.- Este pelotita, de hecho, quedara dentro ya que al deslizarse hacia la derecha sobre la semicircunferencia y volver a subir, por conservación de la energía potencial, no podrá alcanzar una altura superior a aquella desde la cual fue lanzada y por tanto en el mejor de los casos, de no mediar perdidas de energía por rozamiento, alcanzara la misma altura en el extremo derecho de la semicircunferencia y volverá, quedando oscilando eternamente sobre esta pista de derecha y de derecha a izquierda.
. Pelotita B.- Esta pelotita, desde el punto de vista horizontal (eje X), esta a la altura "dentro" de la cavidad y cerca de su extremo izquierdo, y desde el punto de vista vertical (eje Y) es soltada desde una altura que sobresale del nivel horizontal de la entrada a la cavidad semicircular aunque no por mucho y de no mediar tampoco perdidas de energía, esta pelotita luego de desplazarse podrá alcanzar una altura similar pero sin salir horizontalemente de la zona semicircular. Lo que va a ocurrur en verdad es que la pelotita al caer sobre la superficie semicircular, no deslizara sobre ella sino rebotara chocando contra otra de sus paredes y rebotando sucesivamente saliendo verticalmente algunas veces de la cavidad, nunca a alturas mayores de la que fue lanzada, pero sin salir horizontalmente de la zona, por tanto también quedara dentro.
. Pelotita C.- Esta pelotita es soltada desde una altura mayor pero la figura no es muy precisa en un detalle, para poderte responder necesito saber si la pelotita esta en la misma vertical que pasa por el extremo izquierdo de la cavidad semicircular o esta un poco más a la izquierda como parece. En el 1er caso quedara dentro pero en el 2do caso va a ser necesario un pequeño impulso hacia la derecha para "embocarla" y, de hecho, esto tendrá como consecuencia que la pelotita se saldrá de la cavidad por el extremo derecho. Avisa cualquier cosa, un abrazo pcriso.
