Polias

Polias são máquinas simples utilizadas basicamente para elevar verticalmente um corpo por meio da aplicação de forças em cordas ou fios. São largamente utilizadas na construção civil para levantar materiais entre níveis diferentes.

Dependendo da forma em que são associadas, as polias podem diminuir o esforço humano necessário para elevar objetos muito pesados. Por essa razão, esse instrumento representou uma evolução principalmente para o desenvolvimento do comércio, otimizando o trabalho de carga e descarga de navios.

Polia fixa

A imagem a seguir mostra uma pessoa levantando um objeto por meio de uma única polia presa ao teto, denominada de polia fixa.

A força feita possui direção oposta à direção do movimento do objeto e é exatamente igual à força que deveria ser feita caso o objeto fosse erguido diretamente com as mãos. As polias fixas não diminuem a força aplicada. O benefício é a facilidade de posicionar um objeto no local desejado.

Polia móvel

Repare a figura a seguir. A polia de número 1 é fixa e apenas muda a direção de aplicação da força, mas não gera diminuição do esforço necessário para levantar o objeto.

A polia 2 está presa ao objeto erguido e não há contato direto entre ela e o teto, por isso, ela é denominada de polia móvel. A partir da aplicação da força F, tanto o objeto quanto a polia assumem posições superiores, mas a força aplicada não é igual ao peso real do objeto.

Cada polia móvel diminui pela metade a força necessária para levantar um objeto. Quanto maior for o número de polias móveis, menor será a força aplicada sobre o sistema para mudar a posição vertical do objeto.

A força F necessária para levantar um objeto de peso P é definida a partir do número de polias móveis (n), configurando a seguinte equação:

F =   P 
      2^N

As polias 2, 3 e 4 do sistema a seguir são móveis.

A aplicação da equação anterior mostra que a força necessária para elevar o objeto preso à polia 4 é igual à oitava parte do peso real do objeto.

F =   P     ⇒    F =   P      ⇒    F =   P 
      2^N                   2^{3                    8} 

Isso significa que, se o objeto tiver, por exemplo, peso igual a 640 N, que corresponde a um corpo de massa de 64 kg, ele será levantado por uma força oito vezes menor. A força necessária para esse caso corresponde a 80 N, ou seja, como se o objeto apresentasse apenas 8 kg de massa.