Polea
Una polea és una màquina simple, un dispositiu mecànic de tracció, que servix per a transmetre una força. Consistix en una roda en un canal en la seua perifèria, pel qual passa una corda que gira sobre un eix central. Ademés, formant conjunts —aparejos o polipastos— servix per a reduir la magnitut de la força necessària per a moure un pes.
Segons la definició de la Goupillière, «la polea és el punt de respal d'una corda que movent-se s'enrolla sobre ella sense donar un regrés complet»[1] actuant en un dels seus extrems la resistència i en un atre la potència.
Les primeres evidències de poleas es remonten al Antic Egipte en la Duodècima Dinastia (1991-1802 a. C.)[2] i la Mesopotamia a principis del segon mileni a. C.[3] En l'Egipte romà, Herón d'Aleixandria (c. 10-70 CE) va identificar la polea com una de les sis màquines simples utilisades per a alçar pesos. Les poleas es ensamblan per a formar un bloc i aparelle en la finalitat de proporcionar ventaja mecànica per a aplicar grans forces. Les poleas també es ensamblan com a part de correja i transmissió de cadena per a transmetre la potència d'un eix giratori a un atre. L'obra de Plutarco Vides paraleles relata una escena en la que Arquímedes va demostrar l'eficàcia de les poleas compostes i del sistema de bloqueig i enganche utilisant una d'elles per a tirar d'un barco completament carregat cap a ell com si s'esgolara per l'aigua.[4]
Història
[editar | editar còdic]L'única nota històrica sobre el seu us es deu a Plutarco, qui en la seua obra Vides paraleles (c. 100 a. C.) relata que Arquímedes, en carta al rei Hierón de Siracusa, a qui li unia gran amistat, va afirmar que en una força donada podia moure qualsevol pes i inclús es jactó de que si existira una atra Terra, anant a ella podria moure esta. Hierón, sorprés, va solicitar a Arquímedes que realisara una demostració.
Varen acordar que l'objecte a moure fora un barco de l'armada del rei, ya que Hierón creïa que este no podria traure's de la dàrsena i dur-se a dic sec sense l'ocupació d'un gran esforç i numerosos hòmens. Segons relata Plutarco, despuix de carregar el barco en molts passagers i en els cellers replets, Arquímedes es va assentar a certa distància i tirant de la corda va alçar sense gran esforç el barco, traent-ho de l'aigua tan dret i estable com si encara permaneixquera en l'mar.[5]
En l'Edat Mija es varen millorar significativament els sistemes de poleas i grues, permetent alçar pesos molt majors, crucial per a la construcció de catedrals gòtiques i castells. Es varen perfeccionar els polipastos i es varen integrar en grues de roda de farda (treadwheel cranes) accionadas per humans, aumentant dràsticament la capacitat d'elevació.[6][7]
Parts de la polea
[editar | editar còdic]Està composta per tres parts:
- La llanda: És una zona exterior de la polea i la seua constitució és essencial, ya que s'adaptarà a la forma de la correja que alberga.
- El cos: Les poleas estan formades per una peça massiça quan són de chicotet tamany. Quan les seues dimensions aumenten, aniran proveïdes de nervis i/o braços que generen la polea, unint la gaveta en la llanda.
- La gaveta: És el forat cònic i cilíndric que servix per a acoplar a l'eix. En l'actualitat s'ampren molt els #acoplament cònics en les poleas, ya que resulta molt cómodo el seu montage.
Designació i tipos
[editar | editar còdic]Els elements constitutius d'una polea són la roda o polea pròpiament dita, en la circumferència de la qual (llanda) sol haver una acanaladura denominada "gola" o "caixera" la forma del qual s'ajusta a la de la corda a fi de guiar-la; les "armes", armadura en forma d'O invertida o rectangular que la rodeja completament i en que el seu extrem superior monta un gancho pel que se suspén el conjunt, i el "eix", que pot ser fix si està unit a les armes estant la polea travessada per ell ("poleas d'ull"), o mòvil si és solidari a la polea ("poleas d'eix"). Quan, formant part d'un sistema de transmissió, la polea gira lliurement sobre el seu eix, es denomina "loca".
Segons el seu desplaçament les poleas es classifiquen en "fixes", aquelles les armes de les quals se suspenen d'un punt fix (l'estructura de l'edifici) i per lo tant, no sofrixen moviment de translació algun quan s'ampren en "mòvils", les quals són aquelles en les que un extrem de la corda se suspén d'un punt fix i que durant el seu funcionament es desplacen, generalment, de manera vertical.[8]
Quan la polea obra independentment es denomina «simple», mentres que quan es troba reunida en unes atres formant un sistema rep la denominació de «combinada» o «composta».
Poleas compostes
[editar | editar còdic]Existixen sistemes múltiples de poleas que pretenen obtindre una gran ventaja mecànica, és dir, elevar grans pess en un baix esforç. Estos sistemes de poleas són diversos, encara que tenen alguna cosa en comú, en qualsevol cas, s'agrupen en grups de poleas fixes i mòvils: destaquen els polipastos:
Polipastos o aparejos
[editar | editar còdic]El polipasto (del llatí polyspaston, i este del grec πολύσπαστον), és la configuració més comuna de polea composta. En un polipasto, les poleas es distribuïxen en dos grups, un de fix i un de mòvil. En cada grup s'instala un número arbitrari de poleas. La càrrega s'unix al grup mòvil.
Sistemes de cordes i poleas
[editar | editar còdic]Un sistema de corda i polea, és dir, un bloc i aparelle, es caracterisa per l'us d'una sola corda contínua per a transmetre una força de tensió al voltant d'una o més poleas per a alçar o moure una càrrega; la cuerdo pot ser un llínea llaugera o un cable fort. Este sistema està inclós en la llista de màquines simples identificades pels científics de la Renaixença.
Si el sistema de corda i polea no dissipa ni almagasena energia, llavors la seua ventaja mecànica és el número de parts de la corda que actuen sobre la càrrega. Açò es pot demostrar de la següent manera.
Considere el conjunt de poleas que formen el bloc mòvil i les parts de la corda que soporten este bloc. Si hi ha p d'estes parts de la corda que soporten la carrega W, llavors un balanç de forces en el bloc mòvil mostra que la tensió en cada una de les parts de la cuerdo deu ser W/p. Açò significa que la força d'entrada en la corda és T=W/p. Per lo tant, el bloc i l'aparelle reduïxen la força d'entrada pel factor p.
-
Un aparelle de pistola té una sola polea en els blocs fixos i mòvils en dos parts de corda que soporten la carrega W.
-
La separació de les poleas en l'aparelle de la pistola mostra l'equilibri de forces que dona com resultat una tensió en la corda de W/2.
-
Un aparelle doble té dos poleas en els blocs fixos i mòvils en quatre parts de corda que soporten la càrrega. W.
-
La separació de les poleas en el doble aparelle mostra l'equilibri de forces que dona com resultat una tensió en la corda de W/4.
Método d'operació
[editar | editar còdic]La teoria d'operació més simple per a un sistema de poleas assumix que les poleas i les llínees no tenen pes. I que no hi ha pèrdua d'energia per fricció. També se supon que les llínees no s'estiren.
En equilibri, les forces sobre el bloc en moviment deuen sumar zero. Ademés la tensió en la cuerdo deu ser la mateixa per a cada una de les seues parts. Açò significa que les dos parts de la corda que sostenen el bloc mòvil deuen soportar cada una la mitat de la càrrega.
-
Polea fixa
-
Diagrama 1: La carrega F sobre la polea mòvil queda balancejada per la tensió en les dos parts de la soga que sosté la polea.
-
Polea movil
-
Diagrama 2: Una polea movilisa una carrega W i és sostinguda per les dos parts de la soga en tensions W/2.
Existixen diversos tipos de sistemes de polea:
- Fixa: Una polea fixa té un eix montat en cojinetes units a una estructura de soport. Una polea fixa canvia la direcció de la força sobre una corda o correja que es mou a lo llarc de la seua circumferència. La ventaja mecànica s'obté combinant una polea fixa en una polea mòvil o una atra polea fixa de diferent diàmetro.
- Movedor: Una polea mòvil té un eix en un bloc mòvil. Una sola polea mòvil està sostinguda per dos parts de la mateixa corda i té una ventaja mecànica de dos.
- Composta: Una combinació de poleas fixes i mòvils forma un bloc i aparelle. Un "bloc i aparelle" pot tindre vàries poleas montades en els eixos fixos i mòvils, lo que aumenta encara més la ventaja mecànica.
-
Diagrama 3: L'aparelle de pistola "tir en ventaja" té la corda unida a la polea mòvil. La tensió en la corda és W/3 donant una ventaja de tres.
-
Diagrama 3a: L'aparelle Luff agrega una polea fixa "tir en desventaja." La tensió en la corda seguix sent W/3 donant una ventaja de tres.
La ventaja mecànica de l'aparelle pistola es pot aumentar intercanviant els blocs fixos i mòvils de modo que la corda s'una al bloc mòvil i es tire de la corda en la direcció de la càrrega alçada. En este cas, es diu que el bloqueig i placaje és "tir en ventaja". El Diagrama 3 mostra que ara tres parts de la corda soporten la càrrega "W", lo que significa que la tensió en la corda és "W/3". Per lo tant, la ventaja mecànica és tres.
En agregar una polea al bloc fix d'un aparelle de pistola, la direcció de la força de tracció s'invertix, encara que la ventaja mecànica seguix sent la mateixa, Diagrama 3a. Est és un eixemple del placaje Luff.
Diagrames de cos lliure
[editar | editar còdic]La ventaja mecànica d'un sistema de polea es pot analisar utilisant diagrames de cos lliure en el qual es compensa la força de tensió en la soga en la força de gravetat que actua sobre la càrrega. En un sistema ideal, les poleas sense massa i sense fricció no dissipen energia i permeten un canvi de direcció d'una corda que no s'estira ni es desgasta. En este cas, un equilibri de forces en un cos lliure que inclou la càrrega, W i n secciones de soport d'una corda en tensió T, dona:
La relació entre la càrrega i la força de tensió que s'eixercix és la ventaja mecànica MA del sistema de polea,[9]
Per lo tant, la ventaja mecànica del sistema és igual al número de seccions de soga que soporten la càrrega.
Sistemes de correges i poleas
[editar | editar còdic]Un sistema de correja i polea es caracterisa per tindre dos o més poleas en comuna en una correja. Açò permet transmetre la potència mecànica, el parell motor i la velocitat a través dels eixos. Si les poleas tenen diàmetros diferents, s'obté una ventaja mecànica.
Una transmissió per correja és anàloga a la d'una transmissió per cadena; no obstant, una polea de correja pot ser plana (desprovista d'elements discrets de enclavamiento com els que es trobarien en un piñón de cadena, engranage de espuelas, o correja dentada), de modo que la ventaja mecànica ve donada aproximadament per la relació del diàmetro de pas de les poleas solament, no fixada exactament per la relació de dents com en el cas dels engranages i les rodes dentadas.
En el cas d'una polea tipo tambor, sense recalat ni bridas, la polea sol ser llaugerament convexa per a mantindre centrada la correja plana. A voltes es denomina polea coronada. Encara que en el seu dia es va utilisar àmpliament en els eixos de llínea de les fàbriques, este tipo de polea encara es troba impulsant el raspall giratori en les aspiradores verticals, en les lijadoras de banda i en les serres de cinta.[10] Els tractorés agrícoles construïts fins a principis de la década de 1950 solien tindre una polea per a una correja plana (que és la que dona nom a la revista Belt Pulley). Ha segut substituïda per atres mecanismes en més flexibilitat en els métodos d'us, com la pren de força i la hidràulica.
De la mateixa manera que els diàmetros dels engranages (i, en conseqüència, el seu número de dents) determinen una relació de transmissió i, per tant, els auments o reduccions de velocitat i la ventaja mecànica que poden proporcionar, els diàmetros de les poleas determinen eixos mateixos factors. Les poleas còniques i les poleas escalonades (que funcionen segons el mateix principi, encara que els noms tendixen a aplicar-se a les versions de correja plana i a les versions de Correja en V, respectivament) són una forma de proporcionar múltiples relacions de transmissió en un sistema de correja i polea que pot canviar-se segons siga necessari, de la mateixa manera que una transmissió proporciona esta funció en un tren d'engranages que pot canviar-se. Les poleas escalonades en correges trapezoidals són la forma més comuna en que les prenses de trepe proporcionen una gama de velocitats de fuset.
En les correges i les poleas, la fricció és una de les forces més importants. Alguns usos de les correges i les poleas impliquen ànguls peculiars (que conduïxen a un mal seguiment de la correja i possiblement a l'esmonyida de la correja fòra de la polea) o entorns de baixa tensió de la correja, lo que provoca una esmonyida innecessària de la correja i, per tant, un desgast adicional de la mateixa. Per a solucionar-ho, a voltes es retarden les poleas. El terme "lag" s'utilisa per a descriure l'aplicació d'un revestiment, una coberta o una superfície de desgast en diversos patrons de textura que a voltes s'aplica a les carcasses de les poleas. El revestiment s'aplica a sovint per a prolongar la vida útil de la carcassa proporcionant una superfície de desgast reemplazable o per a millorar la fricció entre la correja i la polea. En particular, les poleas de transmissió solen estar recobertes de caucho (en una capa de fricció de caucho) precisament per esta raó.[11]
Vore també
[editar | editar còdic]Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Definició citada en el Diccionari Enciclopèdic Hispà-Americà, Montaner i Simón Editors, Barcelona, 1984, Tom 15, p. 909.
- ↑ Building in Egypt: Pharaonic Stone Masonry, Oxford University Press, p. 71. ISBN 9780195113747.
- ↑ Ancient Mesopotamian Materials and Industries: The Archaeological Evidence, Eisenbrauns, p. 4. ISBN 9781575060422.
- ↑ Arquímedes en el sigle XXI, Springer International Publishing, p. 71. ISBN 9783319580593.
- ↑ Proyecte Gutemberg: Plutarco, Edició anglesa, traducció d'Arthur Hugh Clough.
- ↑ «The Sky is the Limit: Human-Powered Cranes and Lifting Devices» (en en-us). LOW←TECH MAGAZINE. Consultat el 2026-04-12.
- ↑ «Invenció i evolució d'una grua» (en és). Tygom. Consultat el 2026-04-12.
- ↑ meu0-zB1-xEC&pg=PA38 Tractat elemental de física. Escrit per Antonio Canudas, p. 38, en Google Libros
- ↑ Tiner, J. H. Exploring the World of Physics: From Simple Machines to Nuclear Energy. Master Books (May 1, 2006) p. 68.
- ↑ «html Cóm les poleas coronades mantenen el seguiment d'una correja plana». Wood Gears.
- ↑ «Pulley Lagging». CKIT.
Enllaços externs
[editar | editar còdic]
Wikimedia Commons alberga contingut multimèdia sobre Polea.
- El contenido de este artículo incorpora material de una entrada de la Enciclopedia Libre Universal, publicada en español bajo la licencia Creative Commons Compartir-Igual 3.0.
Referències
[editar | editar còdic]- Este artícul conté una traducció derivada de «Polea» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.