Las máquinas simples son instrumentos con pocas piezas móviles, si es que hay alguna, que se utilizan para facilitar ciertos trabajos. Este es un gran tema generador, es decir, es un buen punto de partida para el proceso de construcción del descubrimiento.

Las máquinas simples se encuentran en todas las esferas de la vida diaria del estudiante, ya sea abriendo una cremallera, montando un automóvil, en bicicleta o incluso discutiendo la accesibilidad relacionada con los usuarios de sillas de ruedas en la ciudad. Ejemplos de máquinas simples son la rueda, las palancas, el plano inclinado, los tornillos y las poleas, que es el objeto de estudio del texto.

Un poco de historia

Un poco de historia Plutarco, un biógrafo griego, informa en sus escritos el asedio de Siracusa por los romanos en 214 a. C. El asedio duró dos años; Gran parte de los avances de los romanos sobre la ciudad se vieron frustrados gracias al ingenio de un físico e inventor de Siracusa conocido como Arquímedes y sus máquinas de guerra.

Uno de los logros de Arquímedes fue el uso de un sistema de poleas que sirvió para mover grandes masas con un mínimo esfuerzo. La historia cuenta que, para mostrar la eficacia de este dispositivo, varios soldados de Siracusa sacaron del agua una nave de la flota real y la colocaron en la arena de la playa. Arquímedes luego invitó al rey Jerón a tirar del extremo libre de la cuerda de un sistema de poleas conectado al barco, y el rey logró arrastrar el barco sin esfuerzo por la arena.

Acerca de la física de poleas

Básicamente, las poleas son dispositivos compuestos por una rueda ranurada que gira libremente sobre un eje, pudiendo transferir movimiento y energía de un objeto a otro. Las poleas pueden ser fijas o móviles.

Las poleas fijas están unidas a un soporte que evita cualquier traslación, no aporta ninguna ventaja mecánica, pero facilita un esfuerzo al tirar de un objeto. La flexibilización del trabajo proviene de la idea de que para levantar el peso, como se muestra en la figura a continuación, con la polea, es posible usar nuestro propio peso, y sin la polea no sería posible.

 

Las poleas móviles, por otro lado, tienen su eje libre, lo que les permite rotar y trasladar. Por esta razón, la polea móvil, como se muestra en el dibujo a continuación, es capaz de aportar una ventaja mecánica, dividiendo la fuerza necesaria para mantenerla en dos. Es decir, sin tener en cuenta la fricción, para cada polea móvil que colocamos en un sistema, para la conservación de energía, la fuerza necesaria para levantar un objeto se divide por la mitad. Luego decimos que para cada polea móvil en un sistema, la ventaja mecánica se duplica. La ventaja mecánica expresa la reducción del esfuerzo requerido para realizar un trabajo.

 

Este fue el concepto utilizado por Arquímedes para hacer la presentación al Rey Hieron. La polea es un dispositivo ampliamente utilizado en nuestra vida diaria, siendo fundamental en equipos de escalada, izar velas en botes, banderas, elevadores, tendederos, grúas y muchos otros dispositivos. En la figura siguiente se muestra una configuración ampliamente utilizada hoy en día para asociar poleas de una manera más compacta. En aras de la conservación de la energía, el trabajo realizado por la fuerza motriz debe ser igual al trabajo de la fuerza resistente, como se ve en las palancas. (vea aquí: Palancas de texto de enlace) Como consecuencia, para un sistema con una sola polea móvil, aunque es necesario hacer solo la mitad de la fuerza relacionada con el peso del bloque, el desplazamiento realizado por la fuerza poderosa tendrá que ser el doble de la altura de elevación del bloque. objeto

Una propuesta experimental

El estudio de poleas ofrece varias posibilidades para el análisis experimental. Permitiendo al maestro una gran oportunidad para llevar a cabo el aprendizaje por descubrimiento y al estudiante para llevar a cabo su propia investigación, observar problemas desde otros ángulos y evaluar. Por ejemplo, en un sistema con solo una polea fija y una polea móvil, ¿la ventaja mecánica realmente le daría dos? ¿Tendríamos que considerar el peso de la polea?

Si la posición del dinamómetro varía para que los cables formen un ángulo Ɵ con la vertical, ¿la ventaja mecánica sigue siendo la misma? ¿Es posible construir una ecuación para la ventaja mecánica dependiente de Ɵ? ¿Cómo es posible asociar tales estudios con la amplia gama de aplicaciones modernas de poleas, como grúas, por ejemplo, que usan poca energía en comparación con la cantidad de trabajo que realizan?

 

El conjunto de mecánica con disparador electromagnético de Azeheb es un kit extremadamente preparado para tratar todas las preguntas y prácticas relacionadas con la asociación de poleas y sus consecuencias.

Otra opción más específica es el Conjunto de poleas.

Conclusión

El tema de las máquinas simples es un tema generador amplio, que da suficiente margen para el trabajo interdisciplinario. Con las humanidades, por ejemplo, se puede debatir sobre el desarrollo de máquinas simples y el cambio en las relaciones sociales a lo largo de la historia.

El tema también es un plato completo para proyectos inspirados en la cultura del creador, donde el maestro anima a los estudiantes a crear, reparar, construir o mejorar objetos por su cuenta.

En la parte de física, es importante que el estudiante se dé cuenta experimentalmente de que la ventaja mecánica en un sistema de poleas es igual al número de cuerdas que soportan la carga móvil y que para obtener una mayor ventaja siempre es un intercambio, en el caso de las poleas, un intercambio entre fuerza y distancia. Si la fuerza requerida para levantar un objeto se reduce a la mitad, será necesario tirar dos veces la cantidad de cuerda para elevar el objeto a la altura deseada.