Universidad Nacional Autónoma de México

División De Ingeniería Mecánica e Industrial

Facultad de ingeniería

Laboratorio de mecánica Práctica No. 03

POLEAS

Profesor: FRANCISCO MANUEL SÁNCHEZ ARÉVALO

Alumnos:

Castro Vázquez Mario

Hernández Velázquez Luis Daniel

Nájera Rocha Guillermo Isaac

Ramos López Alan Alexis

Grupo: 02 Sem. 2016-2

Entrega: 4-Abril-2016

Objetivos

- Determinar la fuerza equilibrante en sistemas de poleas que soporten cierta carga.

- Estimar la ventaja mecánica y la relación de desplazamiento en sistemas de poleas que

soporten cierta carga.

Introducción

Una polea es una máquina simple, un dispositivo mecánico de tracción, que sirve para

transmitir una fuerza. Además, formando conjuntos sirve para reducir la magnitud de la

fuerza necesaria para mover un peso.

Según la definición de Hatón de la Goupillière, la polea es el punto de apoyo de una cuerda

que moviéndose se arrolla sobre ella sin dar una vuelta completa actuando en uno de sus

extremos la resistencia y en otro la potencia.

Está compuesta por tres partes:

La llanta: Es la zona exterior de la polea y su constitución es esencial, ya que se adaptará a

la forma de la correa que alberga.

El cuerpo: Las poleas estarán formadas por una pieza maciza cuando sean de pequeño

tamaño. Cuando sus dimensiones aumentan, irán provistas de nervios y/o brazos que

generen la polea, uniendo el cubo con la llanta.

El cubo: Es el agujero cónico y cilíndrico que sirve para acoplar al eje. En la actualidad se

emplean mucho los acoplamientos cónicos en las poleas, ya que resulta muy cómodo su

montaje y los resultados de funcionamiento son excelentes.

Los elementos constitutivos de una polea son la rueda o polea propiamente dicha, en cuya

circunferencia (llanta) suele haber una acanaladura denominada "garganta" o "cajera" cuya

forma se ajusta a la de la cuerda a fin de guiarla; las "armas", armadura en forma de U

invertida o rectangular que la rodea completamente y en cuyo extremo superior monta un

gancho por el que se suspende el conjunto, y el "eje", que puede ser fijo si está unido a las

armas estando la polea atravesada por él ("poleas de ojo"), o móvil si es solidario a la polea

("poleas de eje"). Cuando, formando parte de un sistema de transmisión, la polea gira

libremente sobre su eje, se denomina "loca".

Según su desplazamiento las poleas se clasifican en "fijas", aquellas cuyas armas se

suspenden de un punto fijo (la estructura del edificio) y, por lo tanto, no sufren movimiento

de traslación alguno cuando se emplean, y "móviles", que son aquellas en las que un

extremo de la cuerda se suspende de un punto fijo y que durante su funcionamiento se

desplazan, en general, verticalmente.3

Cuando la polea obra independientemente se denomina "simple", mientras que cuando se

encuentra reunida con otras formando un sistema recibe la denominación de "combinada" o

"compuesta".

Existen sistemas múltiples de poleas que pretenden obtener una gran ventaja mecánica, es

decir, elevar grandes pesos con un bajo esfuerzo. Estos sistemas de poleas son diversos,

aunque tienen algo en común, en cualquier caso se agrupan en grupos de poleas fijas y

móviles: destacan los polipastos: es la configuración más común de polea compuesta. En un

polipasto, las poleas se distribuyen en dos grupos, uno fijo y uno móvil. En cada grupo se

instala un número arbitrario de poleas. La carga se une al grupo móvil.

Experimento.

Equipo a utilizar

a) Marco metálico b)

Flexómetro

c) Juego de poleas

d) Dinamómetro de 10 N

e) 3 masas

f) Hilos

Actividad 1

1. En el marco metálico construya la configuración que se muestra en la Figura No. 1

Figura No. 1

2. Con ayuda del dinamómetro previamente calibrado determine la magnitud de la

fuerza que habrá de aplicarse para que el peso W se encuentre en equilibrio, registre

el valor del peso y de la fuerza en la Tabla No.1 como primer evento.

Tabla

No. 1

3. Incline el dinamómetro en el plano del arreglo y registre el valor del peso y de la

fuerza en la tabla No. 1 como segundo evento.

Actividad 2

1.- En el marco metálico construya la configuración que se muestra en la Figura No.2.

Ésta será la posición inicial arbitraria del peso W ( yW ) y del dinamómetro ( y F ).

Figura No. 2 Figura No. 3

2.- A completar la siguiente tabla.

Evento

W [N]

Fvertical

[N]

Finclinada [N]

1

2.445 2.4 2.4

2

Evento

W

[ N ]

F

[ N ]

yW

y F

yW

y F

W

F

VM W F

F

RD Y

W

Y

%

1

2.44 1.5 31 27 22.5 4.1 8.5 22.9 1.62 2.69 66.22

2

4.4 2.5 30.5 28 18.5 5.2 12 22.8 1.76 1.9 92.63

3

5.379 3 30.5 18.5 16.5 5.23 14 13.27 1.793 0.94 190.74

Actividad 3

Cuestionario

1. Explique ampliamente que es una máquina.

Una maquina es: un objeto fabricado y compuesto por un conjunto de piezas ajustadas entre

sí que se usa para facilitar o realizar un trabajo determinado, generalmente transformando

una forma de energía en movimiento o trabajo.

2. Indique si pueden considerarse todos los arreglos de esta práctica como máquinas.

Sí son máquinas ya que es un arreglo de piezas que facilitan un trabajo.

3. Dibuje los diagramas de cuerpo libre de los distintos elementos que intervienen en

cada arreglo utilizado (pesa, poleas móviles, polea fija, cables, etc.).

4. Con base en los resultados de las actividades parte I, diga de qué forma

influyen en dichos resultados las siguientes variables:

evento

W

[ N ]

F

[ N ]

yW

y F

yW

y F

Wy

Fy V

M W

R

F

F

D Y

Y

%

1 2.445 0.8 35.5 26.5 29.5 51 6 3 3.05 0.5 50

2 4.401 1.1 35.5 27 26 65.5 9.5 1 4 0.1 10

3

5.379 1.3 35 27 31 44.5 4 -4 4.13 1 100

F

Peso

F

Peso F

Peso

a) Longitud e inclinación de los cables: es el mayor factor que hacen que varié estos

resultados, se podría ejercer menos fuerza cuando un cable tenga más longitud.

b) El peso de la polea: Consideramos que el peso de la polea no influye mucho ya que sigue

el mismo mecanismo a menos que la polea tenga un diámetro diferente.

c) La altura a la que se colocan el dinamómetro y la pesa con respecto a la base del marco:

influirá tal vez en el peso del cuerpo.

5. En relación con la Tabla No.2 considerando que ∆𝑦𝐹= |𝑌1

𝐹 − 𝑌2𝐹|y que ∆𝑌

𝑊= | 𝑌1𝑤 − 𝑌2

𝑤|

Analice los resultados obtenidos en las dos últimas columnas y haga las observaciones

pertinentes ¿Qué tendencias se aprecian?

De acuerdo a los resultados obtenidos, la ventaja mecánica y la relación de desplazamiento

en la tabla número 2, es 2 tanto en una como en otra, esto quiere decir que el peso que se

levanta teóricamente se reduce a la mitad o más bien que se requiere menos fuerza aplicada

para levantar el peso con la ayuda de la polea móvil.

6. En relación con la Tabla No.3 Elabore conclusiones, previo análisis de los

resultados obtenidos en los dos últimas columnas

Cuando se calcula la fuerza ejercida en un sistema con tres poleas así como también los

incrementos de distancia que hay en el dinamómetro tanto como la posición del peso, los

resultados de ventaja mecánica son iguales, y en la eficiencia mecánica un poco

proporcionales.

7. Sabiendo que idealmente VM = RD =2n determine el porcentaje de diferencia con

respecto a los valores promedio VM , RD y para cada arreglo.

Tabla2: VM Promedio 1.90 RD; Promedio 2.08 2n %ŋ 2 92.39;Porcentaje de diferencia 8%

8. De qué manera influyen los siguientes factores en los valores de VM, RD y ŋ, para cada uno de los últimos empleados.

a) La

separación

existente entre

las poleas

b) La longitud

e inclinación

de los cables

c) El peso de las poleas

d) El dinamómetro de las poleas.

e) Si se considera que hay otros factores importantes, anótelos.

10. Mencione diferentes usos que se hayan identificado para las poleas.

Ascensores, pozos, máquinas de ejercicios, sistemas de teatro, máquinas de construcción,

etc.

11.- elabore conclusiones

El uso de la polea permite reducir algunos trabajos, que sin ella serían muy laboriosos.

Dependiendo del número de poleas, la fuerza que se emplea para levantar un objeto se

reduce, expresándose de la forma= 1/2n donde n es igual al número de poleas utilizadas, sin

embargo la gran desventaja que presentan, es que al usar un mayor número de poleas, la

longitud del cable que se está usando para levantar el objeto deberá ser cada vez más

grande, implicando que para levantar el objeto a una gran altura se necesitará una gran

cantidad de cable. Con base en nuestros resultados podemos decir que se cumplió casi

óptimamente los resultados de fuerza utilizada para levantar ciertas cargas (1/2n). Los

objetivos lograron cumplirse pues comprobamos de manera experimental la fuerza

equilibrante en cada sistema de poleas, y, al compararlas con el resultado teórico llegamos a

un resultado casi idéntico, en relación con la ventaja mecánica y el desplazamiento, se pudo

observar que mientras la ventaja mecánica aumenta la relación de desplazamiento es

menor, lo que indica que cada vez se reduce la fuerza para levantar un objeto, pero que se

desplaza cada vez menos