Una carrucola è un dispositivo che permette di sollevare masse tramite la trasmissione della forza peso di una seconda massa appesa all'altro estremo, mediante la tensione di una fune o di un filo. Si può considerare come una leva a bracci uguali a cui sono applicate la forza traente F e il carico m. Essa è conosciuta anche come macchina di Atwood. La macchina di Atwood è stata inventata nel 1784 da George Atwood come un esperimento di laboratorio atto a verificare le leggi del moto uniformemente accelerato.

Paranco semplice, Liceo Vittoria Colonna, Roma

Descrizione

Immagine da ScienzaFisica.

La carrucola è costituita da un disco girevole intorno al suo asse, sulla cui periferia scanalata passa una fune che teoricamente è inestensibile eche non possa scivolare lungo la scanalatura. La carrucola fissa serve a cambiare al direzione di una forza, non essendo nè vantaggiosa né svantaggiosa. Qui di seguito gli attriti si ritengono trascurabili. Il perno è fissato a una staffa $b$ che abbraccia la carrucola; se la forza peso dovuta alla massa $m_1$, applicata a un estremo della fune, e il carico $R$ (resistenza) dovuto alla masssa $m_2$, applicato all'altro estremo, sono equivalenti, allora si avrà una condizione di equilibrio; nel caso in cui, invece, le masse non si equivalgono, quella più pesante causerà l'innalzamento dell'altra con un'accelerazione calcolabile dal principio fondamentale della dinamica ($F=ma$), sviluppato come segue: $$a=\frac{F_m-F_r}{m_1+m_2}$$
La carrucola fissa dunque è una macchina semplice che serve per sollevare pesi; pur somigliando ad una leva di primo genere, non è una leva vantaggiosa poichè i due bracci sono costituiti dal raggio e dunque la forza per sollevare il peso è identica al peso; il suo uso consiste nel poter sollevare il peso restando in una posizione comoda.
La carrucola mobile invece somiglia ad una leva di secondo genere in quanto il peso è posto al centro nell'asse, il fulcro corrisponde al punto in cui la fune, appesa al sostegno, tocca la carrucola, mentre la forza è applicata nella parte opposta. Questa leva è vantaggiosa poiché la forza ha come braccio il diametro, mentre il peso ha come braccio il raggio. Dunque per l'equilibrio occorre una forza corrispondente a metà del peso. Però, per alzare il peso di una altezza pari ad h, occorre tirare la fune per una lunghezza di 2h.
Infatti il lavoro L = F s deve essere lo stesso.
Si sono descritti i due tipi di carrucole senza menzionare gli effetti degli attriti meccanici per i quali la forza applicata è sempre maggiore di quella teorica.
La carrucola composta, visibile nella foto, ha a sinistra una carrucola mobile e a destra una fissa. Ha il vantaggio, attriti a parte, di poter sollevare un peso con una forza, che è la metà del peso, da una posizione comoda.
Per maggior chiarezza visitare i Link.