Sistemas de ventaja mecánica: ¿Cómo calcular la ventaja de un sistema?
En el rescate con cuerdas uno de los elementos más importantes es la polea. Con las poleas fabricamos sistemas de ventaja mecánica (aparejos, polipastos), pero algo que poco sabemos en realidad es calcular la ventaja mecánica teórica que estamos logrando. Digo teórica porque no tomamos la masa, el diámetro ni la eficiencia de la polea, o sea sin tomar en cuenta la fricción.
Hay que tener en cuenta estos aspectos fundamentales:
1. La tercera ley de Newton dice: "para cada acción hay una reacción igual y contraria", lo que quiere decir que cuando halo una cuerda con una carga en el otro extremo, la tensión se ejerce en ambos sentidos.
2. Las poleas son máquinas de magnificación de fuerzas (son palancas). O sea que cuando una cuerda pasa por una polea y manteniendo ambas partes de la cuerda paralelas, las fuerzas puestas en el punto de anclaje de la polea se doblan.
3. En un sistema teórico sin fricción, una polea iguala la tensión en ambas secciones de cuerda que pasan por ella. En el mundo real se aplica el mismo principio pero hay que restarle el efecto de la fricción.
4. Hay dos tipos de poleas, las fijas y las móviles. Las poleas fijas se anclan al anclaje del sistema, no se mueven, solo sirven para cambio de dirección y no contribuyen a la ventaja mecánica. Las poleas móviles están ancladas a la carga o dentro del sistema, se mueven, cambian la dirección y contribuyen a la ventaja mecánica.
Entonces, para utilizar el método de tensiones hay dos reglas básicas:
1. Se empieza desde el lado de la cuerda donde voy a halar y se le da un valor de 1.
2. Hay que detenerse cuando se alcanza una conexión, es decir, cuando alcanzamos un prusik o un bloqueador donde el sistema se conecta a otro para multiplicar fuerzas.
Para comprender mejor he puesto unos ejemplos (ver gráfica).
En el ejemplo 1, no hay ventaja mecánica (es más, hay desventaja). Del lado de donde voy a halar le doy un valor de uno y al pasar por la polea (fija, o sea que no contribuye) va directamente a la carga, lo que no me da ninguna ventaja mecánica.
En el ejemplo 2 tenemos una polea móvil, que participa en la ventaja. Acá se calcula sumando 1 al lado donde halo y otro 1 del lado que va hacia el anclaje, por lo que la ventaja es de 2 (2:1).
En el ejemplo 3 ya nos encontramos con una conexión. Tenemos entonces 1 del lado donde halamos, otro 1 del lado de salida de la cuerda de la polea móvil, y otro 1 del lado de salida de la polea fija (recordemos que vamos de donde halamos hacia la carga, o sea que la palabra "salida" se basa en el seguimiento de la cuerda en dicha dirección). Como tenemos una conexión, paramos (ver regla básica 2). Se suman entonces la conexión (2) y la tensión de la linea que va hacia la carga, lo que me da una ventaja mecánica de 3 (3:1).
Siguiendo el mismo principio se observa la sumatoria en los ejemplos 4 al 6. Los ejemplos 7 y 8 están de tarea para el que desee indicar en un comentario abajo la ventaja que calculó. Los resultados los daré el 1° de diciembre.
Hay un punto final a tener en cuenta y es que, si observan los ejemplos, en las poleas fijas he colocado un número; este número es la fuerza que se está ejerciendo en dicha polea fija y que es transferida hacia el anclaje, lo cual es un punto muy importante a tener en cuenta cuando estamos utilizando estos sistemas.
Bueno, espero sus comentarios y preguntas al respecto. No olviden resolver los problemas 7 y 8.
Luis Alfredo Jordan P.
