Una puleggia è un dispositivo semplice progettato per rendere più semplice sollevare un peso pesante cambiando la direzione della forza che deve essere applicata per spostare l'oggetto. Il tipo più semplice di carrucola è semplicemente una fune e una ruota, tuttavia ci sono tre diversi tipi di pulegge e la fisica per ogni tipo di puleggia è leggermente diversa.

Tipi di pulegge

sono tre tipi base di carrucole: pulegge fisse, pulegge mobili e sistemi a pulegge combinate. Una puleggia fissa è una ruota appesa a una corda da un oggetto come un raggio. Una corda è drappeggiata sulla ruota e un'estremità è attaccata all'oggetto da sollevare. L'altra estremità viene tirata verso il basso per sollevare l'oggetto. Una puleggia fissa rimane nello stesso posto quando si solleva l'oggetto. Una puleggia mobile è appesa in modo tale che si muova quando si solleva l'oggetto. Un sistema a puleggia combinata viene realizzato facendo scorrere la fune attraverso due o più pulegge. Semplici calcoli fisici possono essere utilizzati per determinare l'efficacia di un sistema di pulegge.

Pulegge fisse e mobili

Una puleggia fissa non riduce la quantità di forza necessaria per la vita di un oggetto. Se colleghi un'estremità della fune a un blocco di 50 libbre, devi comunque applicare almeno 50 libbre di forza per sollevarla quando tiri dall'altra parte - e in realtà hai bisogno di un po 'di più, poiché hai anche bisogno di spostare la corda e superare l'attrito. In termini di fisica, la puleggia fissa non offre alcun vantaggio meccanico. Le pulegge mobili consentono di sollevare un carico con uno sforzo minore rispetto alle pulegge fisse, quindi producono un vantaggio meccanico. Tuttavia, sono ancora meno efficienti delle pulegge combinate, che funzionano distribuendo la forza tra le diverse sezioni di fune.

Sistemi a puleggia combinata

I sistemi a puleggia combinata funzionano distribuendo la forza necessaria spostare l'oggetto. In un sistema con due pulegge, la fune è divisa in tre sezioni. Una sezione scende dal soffitto alla prima puleggia, dove è fissato il peso. La seconda sezione va dalla prima puleggia fino alla seconda puleggia al soffitto. La terza sezione va dalla seconda puleggia alla persona che tira la corda. Se l'oggetto pesa 300 libbre, normalmente richiederebbe 300 libbre di forza per spostarlo. Tuttavia, con questa disposizione a puleggia combinata, ciascuna delle tre sezioni di corda impiega un terzo della forza, quindi la forza totale necessaria per spostare l'oggetto è di soli 100 libbre. Questo può essere espresso come un calcolo di fisica: L è uguale a F per il numero di sezioni nella corda. L è uguale al peso del carico e F è uguale alla quantità di forza.

Calcoli

Usando la semplice formula fisica di L = F volte il numero di segmenti nella corda, è facile calcolare la quantità di forza necessaria per sollevare un oggetto pesante con un sistema di carrucole. Se la corda è divisa in quattro sezioni dal sistema di pulegge, allora la forza esercitata sull'altra estremità sarà moltiplicata per quattro. Ad esempio, se l'oggetto da sollevare pesa 1000 libbre e si esercitano 250 libbre di forza su un sistema di pulegge con quattro sezioni di corda, allora si sarà in grado di sollevare l'oggetto perché 1000 = 250 volte 4. Tuttavia, la distanza dell'oggetto deve essere sollevato è anche moltiplicato per lo stesso numero, quindi invece di sollevare 1000 sterline a una certa distanza, si sarebbe sollevando 250 sterline per quattro volte la stessa distanza. Per questo motivo, le pulegge non sono dispositivi molto efficienti nonostante il vantaggio meccanico che producono.