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Lección 17

Poleas (parte 1)

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En esta lección resolveremos un problema del libro Física universitaria de Young, Freedman, Sears y Zemansky:
 
Una carga de 15.0 kg de ladrillos pende del extremo de una cuerda que pasa por una polea pequeña sin fricción y tiene un contrapeso de 28.0 kg en el otro extremo. El sistema se libera del reposo.
a) Dibuje un diagrama de cuerpo libre para la carga de ladrillos y otro para el contrapeso.
b) ¿Qué magnitud tiene la aceleración hacia arriba de la carga de ladrillos?
c) ¿Qué tensión hay en la cuerda mientras la carga se mueve?
 
Empezamos haciendo los diagramas de cuerpo libre para la carga de ladrillos y el contrapeso, eligiendo los sistemas de referencia según la dirección del movimiento de cada uno de los cuerpos. Para ambos, las fuerzas que actúan sobre ellos son las mismas: el peso y la tensión en la cuerda. Los pesos de ambos son, por supuesto, distintos, pero la fuerza de tensión es la misma, pues es la tensión en la misma cuerda.
 
Posteriormente, hacemos las sumatorias de fuerzas en y, pues todas las fuerzas actúan a lo largo de ese eje, y, aplicando la segunda ley de Newton en ambas, obtenemos dos ecuaciones a partir de las cuales, eliminando la variable T (tensión), podemos hallar la magnitud de la aceleración hacia arriba de la carga de ladrillos, que es la misma de la aceleración hacia debajo del contrapeso. Por último, reemplazando esta aceleración en una de las dos ecuaciones iniciales, hallamos la magnitud de la tensión en la cuerda.
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