Problema 8: La figura (a) muestra un cuerpo de peso P = 400 N, colgado de una polea fija y sostenido por una persona. La polea facilita la tarea de sostener (o levantar) el cuerpo, pero como se puede comprobar fácilmente, la persona deberá ejercer, para equilibrarlo, una fuerza F igual al peso del cuerpo suspendido. La figura (b) muestra el mismo cuerpo atado al eje de una polea móvil, o sea, una polea que se puede desplazar hacia arriba y hacia abajo. Observar que esta polea está suspendida por una fuerza F que la persona ejerce, y por otra, también igual a F, que ejerce un apoyo fijo. a) ¿Qué valor de la fuerza F debe ejercer la persona para sostener el peso suspendido del eje de la polea móvil? (Despreciar el peso de la polea). b) Para facilitar la elevación de cuerpos pesados, es común combinar una polea fija y una móvil, como en la figura (c). En este caso, ¿Cuál debe ser el valor de F para sostener el cuerpo suspendido? Entonces, ¿Cuál es la ventaja de emplear este sistema?

a) En el caso de la polea móvil, la fuerza que la persona deberá ejercer para sostener el peso suspendido será igual a la mitad del peso del cuerpo, ya que la polea móvil reduce a la mitad la fuerza necesaria. Esto se debe a que la tensión en la cuerda en ambos lados de la polea móvil es la misma.

Por lo tanto, la fuerza F necesaria para sostener el peso suspendido en el eje de la polea móvil será de 200 N.

b) En el caso de la combinación de una polea fija y una móvil, como en la figura (c), la persona deberá ejercer una fuerza igual al peso del cuerpo suspendido, es decir, 400 N en este caso.

La ventaja de emplear este sistema de polea combinada es que se reduce la fuerza necesaria para levantar o sostener un cuerpo pesado. Al combinar una polea fija con una móvil, se logra un sistema de ventaja mecánica que divide la fuerza requerida para sostener o levantar el peso en dos, lo que hace la tarea más fácil para la persona que realiza el trabajo. En este caso, la ventaja mecánica es de 2, ya que se divide la fuerza necesaria a la mitad.