TRABAJO, ENERGÍA Y MÁQUINAS

Poleas: tipos, ventaja mecánica y ejemplos

Compara polea fija, móvil y polipasto; calcula la ventaja mecánica sin confundir cantidad de poleas con tramos de cuerda.

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Editorial Ejemplode 6 min Revisado editorialmente
Respuesta rápida

Una polea fija cambia la dirección de la fuerza; una polea móvil puede reducirla al repartir la carga entre varios tramos. En el modelo ideal, F = W/n, pero la menor fuerza se compensa tirando una distancia mayor.

    Qué es una polea y qué cambia

    Idea inicial: Para subir un balde de un pozo con una polea fija tiras hacia abajo, una dirección más cómoda, pero aplicas idealmente la misma fuerza que pesa el balde. Si una polea móvil reparte la carga entre dos tramos de cuerda, necesitas menos fuerza, aunque debes tirar de más cuerda.

    Una polea es una rueda acanalada por la que pasa una cuerda. Una polea fija cambia la dirección de la fuerza, pero idealmente no la reduce. Una polea móvil reparte la carga entre varios tramos de cuerda y disminuye la fuerza necesaria.

    En el modelo ideal, la tensión es igual en una cuerda ligera y el número n de tramos que sostienen directamente el bloque móvil determina la ventaja mecánica. Reducir la fuerza exige tirar de una longitud mayor de cuerda: la máquina intercambia fuerza por distancia, no crea trabajo.

    Comparación de una polea fija, una polea móvil y un polipasto con uno, dos y cuatro tramos de apoyo.
    Cuenta solo los tramos que sostienen el conjunto móvil. La cuerda libre no se añade por costumbre: se cuenta según cómo esté conectada.

    Conexiones de la familia

    Compara este sistema con la palanca. Ambas máquinas intercambian fuerza por distancia; el fundamento se explica en trabajo mecánico.

    Fórmula principal

    Fuerza ideal en un sistema de poleasF = W / n

    El peso W se reparte entre n tramos de cuerda con la misma tensión en el modelo ideal.

    Magnitudes, símbolos y unidades

    MagnitudSímboloUnidadSímbolo de unidadNota
    Fuerza aplicadaFnewtonNTensión en el extremo libre ideal.
    Peso de la cargaWnewtonNW = mg.
    Tramos de apoyonadimensional1Solo los que sostienen el bloque móvil.
    Ventaja mecánica idealVMadimensional1VM = n.
    Eficienciaηporcentaje%Menor que 100 % en una máquina real.

    Fórmulas derivadas

    Distancia de tiro

    d_entrada = n·d_carga

    Procedencia: Conservación del trabajo ideal: Fd_entrada = Wd_carga.

    Cuándo usarla: Cuerda inextensible y sin pérdidas.

    Eficiencia

    η = W_salida / W_entrada × 100 %

    Procedencia: Compara el trabajo útil con el suministrado.

    Cuándo usarla: Sistema real.

    Cómo analizar un sistema de poleas

    1. Aísla el bloque móvil

      Decide qué poleas se desplazan junto con la carga.

    2. Cuenta tramos de apoyo

      Cuenta las secciones de cuerda que tiran hacia arriba del conjunto móvil.

    3. Calcula el peso

      Usa W = mg si se proporciona la masa.

    4. Aplica el modelo ideal

      En equilibrio o velocidad constante, usa F = W/n.

    5. Relaciona distancias

      La cuerda tirada es n veces el ascenso de la carga.

    6. Ajusta la realidad

      Si hay eficiencia o rozamiento, la fuerza real será mayor.

    10 ejemplos explicados de poleas

    Cada solución avanza de la situación concreta a la interpretación del resultado. Comprueba los datos, las unidades y el sentido de la conclusión antes de continuar.

    1

    Polea fija

    F = 200 N

    Problema: Levantar una carga de 200 N con una polea fija ideal.

    1. Datos: W = 200 N; n = 1
    2. Principio: F = W/n
    3. Sustitución: F = 200/1
    4. Cálculo: 200/1 = 200
    5. Resultado: F = 200 N
    6. Interpretación: Cambia la dirección de tiro, no multiplica la fuerza.
    2

    Polea móvil

    F = 150 N

    Problema: Sostener 300 N con dos tramos.

    1. Datos: W = 300 N; n = 2
    2. Principio: F = W/n
    3. Sustitución: F = 300/2
    4. Cálculo: 300/2 = 150
    5. Resultado: F = 150 N
    6. Interpretación: Cada tramo aporta 150 N hacia arriba.
    3

    Polipasto de cuatro tramos

    F = 200 N

    Problema: Elevar 800 N con n = 4.

    1. Datos: W = 800 N; n = 4
    2. Principio: F = W/n
    3. Sustitución: F = 800/4
    4. Cálculo: 800/4 = 200
    5. Resultado: F = 200 N
    6. Interpretación: La ventaja ideal es 4.
    4

    Masa de 50 kg

    F = 245 N

    Problema: Elevar 50 kg con n = 2 y g = 9,8 m/s².

    1. Datos: m = 50 kg; n = 2
    2. Principio: W = mg; F = W/n
    3. Sustitución: W = 50·9,8; F = 490/2
    4. Cálculo: W = 490 N; F = 245 N
    5. Resultado: F = 245 N
    6. Interpretación: Primero se convierte masa en peso.
    5

    Distancia de cuerda

    Hay que tirar 2 m

    Problema: Subir 0,5 m una carga con n = 4.

    1. Datos: d_carga = 0,5 m; n = 4
    2. Principio: d_entrada = n·d_carga
    3. Sustitución: d = 4·0,5
    4. Cálculo: 4·0,5 = 2
    5. Resultado: Hay que tirar 2 m
    6. Interpretación: La menor fuerza se compensa con mayor recorrido.
    6

    Sistema real

    η = 80 %

    Problema: La salida útil es 600 J y la entrada 750 J.

    1. Datos: Ws = 600 J; We = 750 J
    2. Principio: η = Ws/We·100 %
    3. Sustitución: η = 600/750·100
    4. Cálculo: 0,8·100 = 80
    5. Resultado: η = 80 %
    6. Interpretación: El 20 % se disipa, principalmente por rozamiento.
    7

    Tres tramos de apoyo

    F = 300 N.

    Problema: Una carga de 900 N está sostenida por tres tramos de una misma cuerda ideal. ¿Qué fuerza debe aplicarse?

    1. Datos: W = 900 N; n = 3.
    2. Principio: En equilibrio ideal: F = W/n.
    3. Sustitución: F = 900/3.
    4. Cálculo o razonamiento: 900 ÷ 3 = 300.
    5. Resultado: F = 300 N.
    6. Interpretación: Cada tramo aporta 300 N hacia arriba; lo importante es contar los tramos que sostienen el conjunto móvil.
    8

    Ventaja mecánica real

    VM real ≈ 2,31.

    Problema: Un sistema de tres tramos eleva una carga de 600 N cuando se aplican realmente 260 N. ¿Cuál es su ventaja mecánica real?

    1. Datos: Carga = 600 N; esfuerzo real = 260 N.
    2. Principio: VM real = fuerza de salida/fuerza de entrada.
    3. Sustitución: VM real = 600/260.
    4. Cálculo o razonamiento: 600 ÷ 260 ≈ 2,31.
    5. Resultado: VM real ≈ 2,31.
    6. Interpretación: La ventaja real es menor que la ideal de 3 debido al rozamiento y a las deformaciones.
    9

    Polea fija con una masa

    F = 98 N.

    Problema: Una masa de 10 kg cuelga de una polea fija ideal y se mueve a velocidad constante. ¿Qué fuerza hay que aplicar?

    1. Datos: m = 10 kg; g = 9,8 m/s²; n = 1.
    2. Principio: Primero W = mg; después F = W/n.
    3. Sustitución: W = 10×9,8; F = 98/1.
    4. Cálculo o razonamiento: W = 98 N; 98 ÷ 1 = 98.
    5. Resultado: F = 98 N.
    6. Interpretación: La polea fija permite tirar hacia abajo, pero no reduce la magnitud ideal de la fuerza.
    10

    Comprobación del trabajo ideal

    Wentrada = Wsalida = 125 J en el modelo ideal.

    Problema: Una carga de 500 N sube 0,25 m con un sistema de cuatro tramos. Compara el trabajo de entrada y de salida.

    1. Datos: W = 500 N; n = 4; d carga = 0,25 m.
    2. Principio: F = W/n; d entrada = n·d carga; trabajo = fuerza·distancia.
    3. Sustitución: F = 500/4 = 125 N; d entrada = 4×0,25 = 1 m.
    4. Cálculo o razonamiento: Entrada: 125×1 = 125 J. Salida: 500×0,25 = 125 J.
    5. Resultado: Wentrada = Wsalida = 125 J en el modelo ideal.
    6. Interpretación: La reducción de fuerza se compensa exactamente con una mayor longitud de cuerda.

    Ahora te toca a ti

    Ejercicio 1

    W = 600 N y n = 3. Calcula F ideal.

    Comprobar respuesta

    Respuesta: 200 N.

    600/3 = 200.

    Ejercicio 2

    Una carga sube 1 m con n = 4. ¿Cuánta cuerda se tira?

    Comprobar respuesta

    Respuesta: 4 m.

    dentrada = 4·1.

    Ejercicio 3

    ¿Una polea fija reduce idealmente la fuerza?

    Comprobar respuesta

    Respuesta: No.

    Tiene n = 1.

    Ejercicio 4

    m = 20 kg, n = 2 y g = 9,8 m/s². Calcula F.

    Comprobar respuesta

    Respuesta: 98 N.

    W = 196 N y F = 98 N.

    Ejercicio 5

    ¿Por qué la fuerza real supera W/n?

    Comprobar respuesta

    Respuesta: Por pérdidas.

    Rozamiento y deformaciones reducen la eficiencia.

    Errores frecuentes

    Error: Contar poleas en lugar de tramos de apoyo.

    Corrección: Aísla el bloque móvil y cuenta cuerdas que lo sostienen.

    La geometría de conexión determina n.

    Error: Usar la masa como si fueran newtons.

    Corrección: Convierte con W = mg.

    kg mide masa; N mide fuerza.

    Error: Creer que la máquina crea trabajo.

    Corrección: Relaciona fuerza y distancia.

    Menor fuerza exige mayor recorrido ideal.

    Error: Aplicar F = W/n mientras la carga acelera.

    Corrección: Incluye ma en la fuerza neta.

    La fórmula simple supone equilibrio o velocidad constante.

    Error: Afirmar eficiencia de 100 % en una polea real.

    Corrección: Incluye pérdidas.

    El rozamiento hace η < 100 %.

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    Cómo citar este artículo

    Editorial Ejemplode. (2026, 5 de agosto). Poleas: tipos, ventaja mecánica y ejemplos. https://www.ejemplode.com/fisica/poleas/

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