FISICA PROBLEMAS RESUELTOS

Aprende Fisica con ejercicios y problemas resueltos para escolares , preparatoria y universitarios

SEGUNDA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO PROBLEMAS CON RESPUESTAS







Determine a qué distancia del apoyo articulado A se encontrará la fuerza resultante de las cuatro fuerzas paralelas que se muestran.

A) 1 m B) 2 m C) 3 m
D) 4 m E) 5 m

02. Un peso “P” está colocado sobre una viga horizontal  apoyada en A y B. La distancia entre los soportes: es de 3 m y el peso “P” está situado de tal manera que la reacción en el soporte “A” es el doble de la reacción en el soporte “B. Sin considerar el peso de la viga, la distancia “x” en metros es:

        A) 0,5 B) 2,5 C) 2,0
D) 1,5 E) 1,0

03. La viga ABC es de sección uniforme. Su peso propio es de 40 newtons y se apoya en una articulación (punto B). En el extremo C se halla sometida a la tensión de un cable. Considerando el sistema en equilibrio. ¿Cuánto valdrá la tensión del cable en newtons? (Considere: g = 10 m/s2)

A) 10 B) 20 C) 30
D) 40 E) 50

04. Una barra uniforme, de peso 100 N, está sujeta mediante tres cuerdas, como se indica en la figura. Si una pesa W de 200 N, se coloca en la posición indicada, ¿cuáles serán las tensiones en newtons, en cada cuerda T1, T2, T3 respectivamente.

A) 100; 200; 300 B) 100; 250; 400
C) 100; 150; 250 D) 150; 250; 350
E) 150; 300; 450
05. La barra homogénea se encuentra en equilibrio tal como se indica, determine en qué relación se encuentran la tensión en la cuerda horizontal y el peso de la barra.

A) 3/2 B) 3/4 C) 4/3
D) 2/3 E) 1/3

06. El sistema mostrado se encuentra en equilibrio, la placa triangular homogénea pesa 60 N. Determine la tensión en la cuerda vertical.

A) 20 N B) 40 N C) 60 N
D) 80 N E) 90 N

07. Un alambre rígido homogéneo de 25 cm de longitud es doblado tal como se indica, con a = 5 cm.  Para que el alambre apoyado se mantenga en equilibrio la longitud “x” deberá ser:

A) 5 cm B) 7 cm C) 12 cm
D) 15 cm E) 18 cm

08. El sistema que se muestra está en equilibrio, la barra homogénea tiene 5 m de longitud y cada bloque pesa 50 N. ¿Qué peso tiene la barra? (func{overline OA} = 1 m)

         A) 5 N B) 10 N C) 15 N
D) 20 N E) 25 N

09. La barra quebrada está en equilibrio y se pide determinar el valor del ángulo “α”; la barra pesada es homogénea.

A) 37° B) 53° C) 60°
D) 74° E) 75°
10. La barra de la figura de 1 m de longitud es homogénea y descansa inicialmente sobre el piso y la pared vertical, ambos lisos.  El resorte unido a la barra en su extremo inferior  tiene  una  constante   elástica  de 50 N/m. Cuando la barra está vertical el resorte no está estirado.  Calcular el peso de la barra si en la posición indicada, ésta se encuentra en equilibrio.
A) 20 N B) 30 N C) 40 N
D) 50 N E) 60 N
11. Un espejo uniforme de 13 N cuelga de dos cuerdas como se muestra. Encuentre la magnitud de la fuerza necesaria para mantenerlo en su posición.
A) 9 N B) 7 N C) 5 N
D) 3 N E) 1 N

12. En la figura, se muestra a una barra homogénea de peso “W” y longitud “L” si no existe rozamiento se pide determinar la tensión en  la  cuerda  horizontal. (L = 5a)
A) 5W/4 B) 5W/8 C) 5W/12
D) 5W/24 E) 4W/32

13. A partir del equilibrio existente en el sistema mostrado, determine la tensión en la cuerda perpendicular a la barra homogénea, en su punto medio. Se sabe que la barra y el bloque pesan 60 N cada uno.

A) 25 N B) 30 N C) 35 N
D) 40 N E) 45 N
14. En la figura se muestra un sistema en equilibrio conformado por una barra homogénea de 400 N de peso y una esfera de 700 N de peso, dispuestas tal como se indican. Si la barra se apoya en su punto medio sobre la esfera, determine la reacción del piso sobre la esfera.

A) 1 400 N B) 1 200 N C) 1 000 N
D) 800 N E) 600 N

15. ¿Cuál es el valor de la tensión que soporta la cuerda horizontal en el sistema en equilibrio que se muestra; la  barra homogénea pesa 100 N y el bloque pesa 400 N.

A) 200 N B) 400 N C) 600 N
D) 800 N E) 900 N

16. En la figura el peso del bloque es 15 N y la barra es de peso despreciable.  Hallar la reacción en el apoyo “C”

A) 18,8 N B) 28,8 N C) 38,8 N
D) 48,8 N E) 58,8 N

17. En el sistema que se muestra existe equilibrio y se sabe que la barra  func{overline AB} es de peso despreciable, la esfera pesa 80 N y su radio es la octava parte de la longitud de func{overline AB}.  ¿Cuál es la tensión en la cuerda?
A) 15 N B) 20 N C) 25 N
D) 30 N E) 35 N

18. Una persona de peso W camina sobre una tabla homogénea como se muestra en la figura. ¿Qué distancia máxima X avanzará a partir del punto O para que la tabla continúe en equilibrio? Peso de la barra 3W
A) L/7 B) 7L/24 C) 3L/4
D) L/4 E) L/3

19. Una placa homogénea descansa sobre dos muelles elásticos, encuentre K1/K2 conociéndose que los muelles están igualmente deformados


A) 1/2 B) 1/3 C) 1/4
D) 2/3 E) 3/4

20. La figura muestra una barra AB uniforme y homogénea de 5 newtons de peso y 4 m de longitud. Si la esfera de 10 newtons de peso se encuentra apoyada sobre la barra, hallar la fuerza de reacción entre la barra y la esfera

A) 2 N B) 3 N C) 4 N
D) 12 N E) 6 N
                                                                                                    TAREA
21. Una barra horizontal  func{overline AB} de peso “P” y de longitud 5a, puede rotar alrededor de un eje fijado en el gozne “A”. Un peso de valor también “P” está suspendido a una distancia “a” del extremo “A”; para que el sistema esté en equilibrio la fuerza vertical “F” cuya dirección dista  func{a over 2} del extremo “B” es :
         A) P/9 B) 2P/9 C) 4P/9
D) 5P/9 E) 7P/9

22. Las dos barras son idénticas y se encuentran en equilibrio; si cada barra pesa 50 N. ¿Cuál es el valor de la reacción en la articulación?

A) 25N B) 25sqrt 2 N C) 25sqrt 5 N
D) 25sqrt 7 N E) 50sqrt 2 N

23. Encuentre “F” para mantener horizontalmente una barra homogénea de 20 N de peso

A) 14 N B) 15 N C) 16 N
D) 17 N E) 18 N

24. Una  placa  cuadrada  de  poco peso tiene 10 m en cada lado, sobre ella actúan 4 fuerzas como se puede ver en el diagrama, halle  el momento de fuerza (en N x m) en el instante mostrado, alrededor de la articulación.
A) -68 B) +68 C) -88
D) +88 E) 0
25. El sistema físico mostrado en la figura se encuentra en equilibrio. Si la estructura es de  peso  despreciable  y la esfera A pesa 50 N, hallar la tensión en la cuerda horizontal func { overline BC}


A) 10 N B) 15 N C) 25 N
D) 20 N E) 25 N

26. Si el sistema mostrado en la figura se encuentra en equilibrio, los pesos de la barra AB y el bloque Q de 60 N y 30 N respectivamente, hallar la tensión del cable que sostiene a la barra
A) 60 N B) 120 N C) 100 N
D) 40 N E) 80 N

27. Si la barra horizontal AB, uniforme y homogénea pesa 40 newtons, determinar la fuerza de tensión en la cuerda “1". El peso de la polea móvil es despreciable
A) 10 N B) 8 N C) 6 N
D) 12 N E) 5 N

28. Si la barra doblada en forma de T es de peso despreciable y en sus extremos están soldadas dos esferillas de pesos W y 6W, hallar el ángulo θ que define la posición de equilibrio del sistema

A) 37° B) 53° C) 60°
D) 30° E) 45°
29. Una barra homogénea de 140 N se encuentra en equilibrio. Determinar la suma de  las deformaciones  que   experimentan  los   resortes   de  rigideces  K1=2 N/cm,  K2=3 N/cm. Los resortes se encuentran sin deformar cuando la barra se encuentra horizontal.

A) 15 cm B) 30 cm C) 45 cm
D) 40 cm E) 55 cm

30. Si la barra uniforme mostrada pesa 5 N y mide 15 m, hallar la tensión en la cuerda horizontal,   sabiendo  que  el bloque pesa 10 N.

A) 15 N B) 10 N C) 5 N
D) 20 N E) 25 N


SEGUNDA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO TEORIA


Es una magnitud vectorial, donde su módulo indica el grado de giro que produce una fuerza a un cuerpo alrededor de un punto denominado: centro de momentos o centro de giro. La dirección del vector momento es perpendicular al plano formado por el centro de giro y la línea de acción de la fuerza y su sentido se determina mediante la regla de la mano derecha.

  El momento producido por la fuerza “F” con respecto al punto “O” está dado por :

d = OP = brazo de palanca
F = fuerza aplicada

CONVENCIÓN DE SIGNOS

Si el cuerpo gira o intenta girar en sentido horario, debido a una fuerza “F”, se dice que el momento producido por dicha fuerza es negativo

Si el cuerpo o sistema gira o intenta girar en sentido antihorario. Debido a una fuerza “F”, se dice que el momento producido por dicha fuerza es : positivo
Alrededor de “A” : Movimiento positivo

Alrededor de “A” : Momento negativo

CASO PARTICULAR :
Cuando una fuerza actúa directamente en el centro de momentos o su línea de acción pasa por dicho punto, el momento producido por la fuerza es cero..

EJEMPLO : Determinar el momento producido por cada una de las fuerzas que actúan sobre la lámina cuadrada  y el momento resultante con respecto al punto “O”

TEOREMA DE VARIGNON 
“En un sistema de fuerzas, la suma de momentos producidos por cada una de ellas, es igual al momento producido por la fuerza resultante del sistema” 

APLICACIÓN
En el siguiente sistema de fuerzas paralelas, determinar a qué distancia del extremo “A” actúa la fuerza resultante


Cálculo del módulo de la fuerza resultante : (R) 

Cálculo del momento resultante o suma de momentos: (∑ MA)
func { ∑`` M  sub A  sup F} = -(80)(1) - (20)(2) + (100)(3) ➞ func { ∑`` M  sub A  sup F} =+180 N.m

Aplicando el Teorema de Varignon :
func { ∑`` M  sub A  sup F} = func { M  sub A  sup R}
Donde : R; es la fuerza resultante
+ 180 N.m = (R)(x)
+ 180 N.m = 100 N (x)
x = 1,8 m

P = Punto de aplicación de la fuerza resultante (R)

SEGUNDA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO

“Si un cuerpo se encuentra en equilibrio, se cumple, que la suma de momentos de las fuerzas que actúan sobre él, con respecto a un mismo punto es igual a cero”

NOTA : Para que un cuerpo se encuentre en equilibrio es necesario que cumpla con las 2 condiciones de equilibrio

APLICACIÓN :
Determinar el peso que debe tener la persona sentada en el extremo derecho, para que el sistema pueda estar en equilibrio. Además la persona sentada en el extremo izquierdo pesa 540 N
(No considere el peso de la barra AB)
AO = 1,2 m; OB = 1,8 m
RESOLUCIÓN :
Grafiquemos el diagrama de cuerpo libre de AB
Aplicando la segunda condición de equilibrio con respecto al punto “O” :func { ∑`` M  sub O  sup F} 

CUPLA O PAR DE FUERZAS

Es un sistema de 2 fuerzas paralelas; iguales en módulo y dirigidas en sentido contrario, cuando una cupla actúa sobre un cuerpo trata de proporcionarle cierto movimiento giratorio

ESTÁTICA PROBLEMAS CON RESPUESTAS GRATIS PDF








01.Calcular “F” para mantener el equilibrio
(Wbloque = 300 N)

A) 75 N B) 150 N C) 300 N
D) 100 N E) 200 N

02. Si RA = 5 N, RB = 13 N, hallar el peso de la barra

A) 6 N B) 18 N C) 12 N
D) 9 N E) 8 N

03. El sistema mostrado se encuentra en equilibrio y la barra es de peso despreciable, encontrar la reacción de la articulación.

A) 100 N B) 200 N C) 300 N
D) 400 N E) 500 N

04. Hallar la tensión de la cuerda AB, el peso del bloque en equilibrio es 49 N


A) 140 N B) 135 N C) 165 N
D) 80 N E) 220 N

05. El sistema está en equilibrio. Hallar el peso del bloque “A”
WB = 7 N; WC = 5 N

A) 3 N B) 6 N C) 9 N
D) 12 N E) 15 N

06. Se muestra un cuerpo de peso 2P en equilibro. ¿Qué proposición es verdadera?
A) La tensión en 1 es P
B) La tensión en 2 es 2P
C) La tensión en 3 es 2P
D) La tensión en 1 es igual que en 2
E) El cuerpo no puede estar en equilibrio

07. El conjunto de cuerpos mostrados están en equilibrio. Determinar  el módulo de la tensión en la cuerda 1. (M = 4 m). Considere g=10 m/s2 y desprecie el rozamiento

A) 40 N B) 20 N C) 35 ND) 30 N E) 25 N
08. Cada uno de los cuerpos mostrados se encuentran en equilibrio. Determinar el módulo de la fuerza de reacción del piso sobre el cuerpo A. (g = 10 m/s2)

A) 20 N B) 40 N C) 30 N
D) 16 N E) 60 N

09. Una persona sostiene una esfera sobre un plano inclinado. ¿En cuál de los casos se ejerce menos fuerza sobre la esfera? Desprecie el rozamiento
I.
II.

A) En I
B) En II
C) En ambos casos
D) Falta conocer “θ”
E) Depende de la masa de la esfera


10. Determinar la medida del ángulo θ, si el conjunto de cuerpos permanece en equilibrio. Los bloques tienen pesos iguales

A) 16° B) 53° C) 37°
D) 74° E) 60°

11. Las esferas mostradas son  idénticas y de 60 N cada una. Calcular el módulo de la fuerza que ejerce el taco de madera sobre la esfera inferior. Desprecie el rozamiento

A) 60 N B) 100 N C) 160 N
D) 120 N E) 200 N

12. La esfera homogénea permanece en reposo apoyada sobre una superficie semiesférica y atada con una cuerda en donde la tensión es de 48 N. Calcular el módulo de la fuerza de reacción por parte de la superficie semiesférica. Desprecie el rozamiento

A) 56 N B) 60 N C) 80 N
D) 50 N E) 36 N

13. Si el cuerpo A de 90sqrt 3 N de peso se encuentra en equilibrio, calcular el módulo de la fuerza F que hace posible esto. Desprecie el rozamiento

A) 90sqrt 3 N B) 90 N C) 80 N
D) 80sqrt 3 N E) 50 N

14. Si la barra homogénea de 100 N se encuentra en equilibrio, determine el módulo de la tensión en la cuerda


A) 200 N B) 80sqrt 3 N C) 50sqrt 3 N
D) 100 N E) 100sqrt 3 N

15. Una barra homogénea de 80 N se encuentra apoyada en una pared lisa. Calcular el módulo de la fuerza que le ejerce la articulación A a la barra mencionada.


A) 80 N B) 60 N C) 200 N
D) 100 N E) 120 N

16. El delgado cable que pasa por un pequeño orificio practicado en la barra de 40 N, sostiene a la esfera de 60 N. Hallar el módulo de la fuerza de reacción sobre el extremo, inferior de la barra


A) 100 N B) 80 N C) 60 N
D) 120 N E) 110 N

17. Una cuerda de peso “P” está suspendida por los extremos (tal como se muestra). Si dicha cuerda presenta una tensión “T” en su punto inferior , calcular la fuerza que ejerce el techo sobre el extremo B de la cuerda


A) func { sqrt { 2 T sup 2`+`P sup 2 }} B) func {1 over 2 ` sqrt { 4 T sup 2`+`P sup 2 }}C) func { sqrt {  T sup 2`+`P sup 2 }}
D) func { sqrt { P  sup 2`+` 4T sup 2 }} E) func { sqrt { 2 P  sup 2`+`T sup 2 }}
18. Una esfera homogénea de 2 kg se mantiene en un plano inclinado en la forma como se indica. Calcular el módulo de la fuerza con que la esfera aplasta al plano. Considerar  la  longitud  natural  del  resorte  10  cm   y   K=5 N/cm. (g=10 m/s2). Despreciar el rozamiento


A) 15sqrt 3 N B) 20 N C) 10sqrt 3 N
D) 5sqrt 3 N E) 15 N

19. Los bloques suspendidos se encuentran en equilibrio. Determinar α + β


A) 127° B) 180° C) 270°
D) 360° E) 217°

20. Una esfera de 40 N está en reposo sobre un plano inclinado y sujetada por un cable ideal, Calcular el módulo de la tensión en el cable


A) 16 N B) 15 N C) 25 N
D) 30 N E) 32 N                                                          TAREA


21. Si los 3 bloques tienen la misma masa, calcular θ para el equilibrio (No existe rozamiento)

A) 30° B) 60° C) 37°
D) 53° E) 45°

22. En el sistema mostrado en equilibrio, calcular el valor de “α” (α > 0°)

A) 15° B) 45° C)- 55°
D) 75° E) 90°

23. Si la barra de 80 N de peso se encuentra en equilibrio, hallar la lectura del dinamómetro

A) 60 N B) 90 N C) 160 N
D) 80 N E) 120 N

24. El resorte de constante K = 10 N/cm sostiene a una esfera de 24 N de peso. Determinar la deformación del resorte

A) 5 cm B) 4 cm C) 3 cm
D) 2 cm E) 1 cm

25. Si los bloques pesan 80 y 20 N, hallar el valor de la tensión “T” del cable para el equilibrio


A) 50 N B) 100 N C) 20 N
D) 25 N E) 30 N

26. La figura muestra una esfera de radio “r” y peso 6 N apoyada en una superficie cilíndrica de radio “R”. Hallar la reacción en el punto “A”
(R = 3r)

A) sqrt 3 N B) 25 N C) 30 N
D) 2sqrt 3 N E) 3sqrt 5 N

27. Determinar la reacción de la pared sobre la esfera de peso 80 N. No considere rozamiento

A) 40 N B) 50 N C) 60 N
D) 80 N E) 100 N

28. Hallar lo que marca el dinamómetro en los casos mostrados. El bloque pesa 360 N y las poleas no pesan

A) 120 N; 90 N B) 100 N; 70 N C) 250 N; 300 N
D) 120 N; 200 N E) 50 N; 90 N

29. Si la pequeña esfera pesa 400 N, hallar la tensión en la cuerda que lo sostiene

A) 250 N B) 200 N C) 150 N
D) 100 N E) 50 N

30. La  esfera  mostrada  de  radio 1 m y masa 3 kg se encuentra apoyada en un hoyo semicilíndrico de radio igual a 80 cm. Calcular la reacción en los puntos de contacto A y B

A) RA = RB = 30 N
B) RA = RB = 25 N
C) RA = 15; RB = 10 N
D) RA = RB = 20 N
E) RA = 10 N; RB = 15 N