Uma polia é um dispositivo simples projetado para facilitar o levantamento de um peso pesado, alterando a direção da força que deve ser aplicada para mover o objeto. O tipo mais básico de polia é simplesmente uma corda e uma roda, no entanto, existem três tipos diferentes de polias e a física para cada tipo de polia é um pouco diferente.

Tipos de polias

São três tipos básicos de polias: polias fixas, polias móveis e sistemas de polias combinadas. Uma polia fixa é uma roda pendurada em uma corda de um objeto, como um raio. Uma corda é colocada sobre a roda e uma extremidade é presa ao objeto a ser levantado. A outra extremidade é puxada para baixo para levantar o objeto. Uma polia fixa permanece no mesmo lugar quando você levanta o objeto. Uma polia móvel é suspensa de tal maneira que se move quando você levanta o objeto. Um sistema de polia combinada é feito passando a corda por duas ou mais polias. Cálculos simples de física podem ser usados ​​para determinar a eficácia de um sistema de polias.

Polias Fixas e Móveis

Uma polia fixa não reduz a quantidade de força necessária para a vida de um objeto. Se você prender uma extremidade da corda a um bloco de 50 libras, você ainda terá que aplicar pelo menos 50 libras de força para levantá-la quando você puxar a outra extremidade - e, na realidade, você precisa de um pouco mais, pois também precisa para mover a corda e superar o atrito. Em termos de física, a polia fixa não oferece nenhuma vantagem mecânica. As polias móveis permitem que você levante uma carga com menos esforço do que as polias fixas, de modo que elas produzem uma vantagem mecânica. No entanto, eles ainda são menos eficientes que as polias combinadas, que trabalham distribuindo a força entre as diferentes seções de corda.

Sistemas de polias combinadas

Sistemas de polias combinadas funcionam distribuindo a força necessária para mover o objeto. Em um sistema com duas polias, a corda é dividida em três seções. Uma seção desce do teto até a primeira polia, onde o peso é preso. A segunda seção vai da primeira polia até a segunda polia no teto. A terceira seção vai da segunda polia até a pessoa que puxa a corda. Se o objeto pesa 300 libras, normalmente exigiria 300 libras de força para movê-lo. No entanto, com este arranjo de polia combinada, cada uma das três seções de corda toma um terço da força, então a força total necessária para mover o objeto é de apenas 100 libras. Isso pode ser expresso como um cálculo físico: L é igual a F vezes o número de seções na corda. L é igual ao peso da carga e F é igual à quantidade de força.

Cálculos

Usando a fórmula física simples de L = F vezes o número de segmentos na corda, é fácil calcule a quantidade de força necessária para levantar um objeto pesado com um sistema de polias. Se a corda é dividida em quatro seções pelo sistema de roldanas, a força que você exerce na outra extremidade será multiplicada por quatro. Por exemplo, se o objeto a ser içado pesar 1000 libras e você exercer 250 libras de força em um sistema de polias com quatro seções de corda, então você poderá levantar o objeto porque 1000 = 250 vezes 4. No entanto, a distância do objeto deve ser levantado também é multiplicado pelo mesmo número, então ao invés de levantar 1000 libras a uma certa distância, você estaria levantando 250 libras por quatro vezes a maior distância. Por essa razão, as polias não são dispositivos muito eficientes, apesar da vantagem mecânica que produzem.