Polea
La polea es una máquina simple con una rueda acanalada y una cuerda que cambia la dirección de la fuerza y permite reducir el esfuerzo.
La polea es una máquina simple formada por una rueda con una ranura en su borde por la que pasa una cuerda, cable o cadena. Sirve para cambiar la dirección de una fuerza y, combinada en sistemas de varias poleas, para levantar cargas pesadas con un esfuerzo mucho menor.
¿Qué es una polea?
Una polea consta de tres partes: la rueda o garganta acanalada, el eje sobre el que gira y la cuerda que se apoya en ella. En un extremo se coloca la carga o resistencia y en el otro se aplica la fuerza o potencia. Es un caso de palanca en el que el brazo de potencia y el de resistencia son iguales al radio de la rueda, por eso una polea sola no multiplica la fuerza.
Su uso se remonta a la Antigüedad: se empleaba para extraer agua de pozos y para elevar materiales en la construcción, y se atribuye a Arquímedes el estudio de los sistemas de poleas compuestas (polipastos).
Tipos de poleas
Polea fija
El eje está sujeto a un punto fijo (un techo o una viga). Solo cambia la dirección de la fuerza: se tira hacia abajo para subir la carga. La fuerza necesaria es igual al peso:
Polea móvil
La polea cuelga de la carga y se desplaza con ella; la cuerda está fija por un extremo. La carga queda sostenida por dos tramos de cuerda, y por eso la fuerza se reduce a la mitad:
A cambio, hay que tirar el doble de cuerda: para subir la carga 1 m se recogen 2 m.
Polipasto o aparejo
Combina poleas fijas y móviles. Si la carga queda soportada por n tramos de cuerda:
Se llama también polipasto factorial cuando las poleas se agrupan en dos bloques con una sola cuerda. Existen variantes como el polipasto diferencial y el aparejo potencial.
Ventaja mecánica y conservación de la energía
La ventaja mecánica es el cociente entre la carga y la fuerza aplicada (VM = P/F). En un sistema ideal vale n. Ninguna máquina simple «regala» energía: lo que se gana en fuerza se pierde en recorrido, de modo que el trabajo realizado por el operario es igual al trabajo hecho sobre la carga (F·d = P·h). En la práctica el rozamiento en los ejes y el peso de las poleas obligan a aplicar algo más de fuerza.
| Tipo | Fuerza necesaria | Cuerda recogida | Función |
|---|---|---|---|
| Fija | P | h | Cambiar la dirección |
| Móvil | P/2 | 2h | Reducir la fuerza |
| Polipasto de n tramos | P/n | n·h | Reducir la fuerza |
Aplicaciones
- Grúas y montacargas en obras y puertos.
- Ascensores, donde la polea guía los cables y el contrapeso.
- Pozos, velas de barcos y aparejos de escalada.
- Gimnasios: máquinas de musculación que desvían la carga.
- Poleas de transmisión con correa en motores, que transmiten el giro entre ejes (en ellas el diámetro modifica la velocidad y el par).
Ejercicios resueltos
1. ¿Qué fuerza se necesita con una polea fija para subir un saco de 50 kg? (g = 9,81 m/s²)
P = m·g = 50 · 9,81 = 490,5 N. Con una polea fija F = P. Resultado: F = 490,5 N.
2. ¿Y con una polea móvil ideal?
F = P/2 = 490,5/2. Resultado: F ≈ 245 N; hay que tirar el doble de cuerda.
3. Un polipasto ideal con 4 tramos de cuerda eleva una carga de 200 kg a 1,5 m de altura. Calcula la fuerza aplicada, la cuerda recogida y el trabajo.
P = 200 · 9,81 = 1962 N. F = P/4 = 490,5 N. Cuerda recogida: 4 · 1,5 = 6 m. Trabajo: W = F·d = 490,5 · 6 = 2943 J, igual a P·h = 1962 · 1,5. Resultado: F = 490,5 N, 6 m de cuerda y W = 2943 J.
Preguntas frecuentes
¿Una polea fija reduce el esfuerzo?
No. Solo cambia la dirección de la fuerza. La ventaja es práctica: es más cómodo tirar hacia abajo aprovechando el propio peso corporal.
¿Por qué una polea móvil reduce la fuerza a la mitad?
Porque el peso se reparte entre dos tramos de cuerda, y cada uno soporta la mitad de la carga.
¿Se gana energía con un polipasto?
No. Se multiplica la fuerza a costa del recorrido: se tira de más cuerda, pero el trabajo es el mismo (y algo mayor por el rozamiento).
¿Qué diferencia hay entre una polea y una rueda dentada?
La polea usa una cuerda o correa que se apoya en una ranura; la rueda dentada engrana con otra o con una cadena mediante dientes.
Conceptos relacionados
Consulta también la fuerza, el peso y las leyes de Newton.
Referencias
- Tipler, P. A. y Mosca, G. Física para la ciencia y la tecnología. Reverté.
- Serway, R. A. y Jewett, J. W. Física para ciencias e ingeniería. Cengage Learning.
- Halliday, D., Resnick, R. y Walker, J. Fundamentos de física. Wiley.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2026). «Polea». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/fisica/polea/
