La fuerza de una polea mobil en función del ángulo entre sus cuerdas viene dada por:
F = (Peso / 2 ) / cos (α / 2)
donde α es el ángulo entre las dos cuerdas. Por ejemplo, imagínate que tenemos que levantar un peso de 120 Newtons con una polea mobil que forma un ángulo de 30º entre sus cuerdas. Sería:
Fuerza = (120 Newtons / 2) / cos (30º/2) = 62 Newtons
En el caso de un ángulo de 120º sería los mismo:
Fuerza = (120 N / 2) / cos (120º/2) = 120 Newtons
Por lo tanto con un ángulo de 120º , como vemos, hacemos la misma fuerza que resistencia, con lo que la polea mobil no nos proporciona ninguna ventaja. A partir de los 120º, tendremos que hacer más fuerza que el peso que queremos levantar. Como bien dice Turu hasta un ánguilo de 180º en que la fuerza teórica será infinito.
De donde sale la fórmula de arriba para calcular la fuerza???
Pues muy facil, el peso se divide entre dos porque como sabemos las poleas móbiles nos proporcionan una ventaja de 2 con un ángulo de 0º. Es decir, siempre haremos una fuerza que es la mitad del peso a levantar.
En el momento que existe un ángulo entre las cuerdas, esta fuerza se multiplica por un factor, que se saca con un simple cálculo de trigonometría aplicando Pitágoras, donde:
Resistencia (cateto contiguo) / fuerza (hipotenusa) = cos α/2
El ángulo se divide entre dos, porque para hacer Pitágoras utilizamos el ángulo que forma la cuerda y la dirección del vector de la resistencia, no el ángulo entre cuerdas.
En el caso del exámen se considera igual que un sistema de poleas Turu, es exáctamente lo mismo. La respuesta buena es TA>TB. El sistema sería el siguiente:
Primero calculamos los pesos de las masas que nos dan:
Peso 1 = 9,81 m/s^2 x 20 kg = 196 Newtons
Peso 2 = 9,81 m/s^2 x 40Kg = 392 Newtons
Si ahora aplicamos la fórmula de antes nos queda:
TA = (196 Newtons / 2) / cos (140º/2) = 287 Newtons
TB = (392 Newtons / 2) / cos (0º/2) = 196 Newtons
Por lo tanto se cumple que TA>TB.
Salut companys i canya que ja queda menys!!!