Mecanica - Ejercicios 4 - Ejercicios sobre Fuerza

Vista previa del material en texto

4.1.- Dos fuerzas tienen la misma magnitud F. ¿Qué ángulo hay entre los dos vectores 
si su resultante tiene magnitud 
a) 2F 
b) √2F 
c) cero? 
Dibuje los 3 vectores en cada situación. 
A) 2F 
 
 
 
 
B) √2F 
 
 
 
 
 
C) 0F 
Angulo: 0° 
Angulo: 90° 
Angulo: 180° 
Al ser 2F se están sumando, 
pero no hay raíz, por lo que se 
da entender que no se trata de 
un triangulo 
Al ser √2F hay una raíz, por lo 
que se da entender que se trata 
de un triangulo 
Para que de 0F debe ser que 
tiran en direcciones contrarias, 
por lo que se estarían anulando 
4.2.- En la superficie de Io, una luna de Júpiter, la aceleración debida a la gravedad es 
g es 1.81 m/s2. Una sandía pesa 44.0 N en la superficie terrestre. 
a) ¿Qué masa tiene la sandía en la superficie terrestre? 
b) ¿Qué masa y peso tiene en la superficie de Io? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4.3.- Una silla de 12.0 kg de masa descansa en un piso horizontal, que tiene cierta 
fricción. Usted empuja la silla con una fuerza F = 40.0 N dirigida con un ángulo de 37.0° 
bajo la horizontal, y la silla se desliza sobre el piso. 
a) Dibuje un diagrama de cuerpo libre claramente marcado para la silla. 
b) Use su diagrama y las leyes de Newton 
 
 
 
Datos: 
• g en Ío = 1.81 m/s2 
• g = 9.81 m/s2 
• peso = 44 N 
𝓦 = 𝑭 = 𝒎𝒈 
44 𝑁 = 𝑚 × 9.81
𝑚
𝑠2
 
44 𝑁
9.81
𝑚
𝑠2
= 𝑚 
𝑚 = 𝟒. 𝟒𝟖 𝒌𝒈 
A) Masa de la sandía en la tierra B) Masa y peso en Ío 
La masa es constante 
𝒲 = (4.48 𝑘𝑔) (1.81
𝑚
𝑠2
) 
𝒲 = 𝟖. 𝟏𝟏 𝑵 
 
La masa de un objeto 
siempre es será la misma, 
sin importar el lugar donde 
este. 
Datos: 
• m = 12 kg 
• F = 40 N 
• Angulo = 37° bajo la horizontal 
B) Diagrama de cuerpo libre 
37° 
12kg 
40N 
A) Fuerza 
∑𝐹 = 40𝑁 sin 37° + 117.72 𝑁 
∑𝐹 = 𝟏𝟒𝟏. 𝟕𝟗 𝑵 
4.4.- Un alambre horizontal sostiene una esfera uniforme sólida de masa m, sobre una 
rampa inclinada que se eleva 35.0° por arriba de la horizontal. La superficie de la rampa 
es perfectamente lisa, y el alambre se coloca en el centro de la esfera, como se indica 
en la figura 5.49. ¿Qué tan fuerte la superficie de la rampa empuja a la esfera? ¿Cuál 
es la tensión en el alambre? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
∑ 𝐹𝑥 = 0 
𝑇 cos 𝛼 − 𝑤 sin 𝛼 = 0 
∑ 𝐹𝑦 = 0 
𝑁 − 𝑇 sin 𝛼 − 𝑤 cos 𝛼 = 0 
 
y 
Tcosα 
x 
α 
α 
Wcosα 
T 
Tsenα 
Wsenα 
W 
A) Diagrama de cuerpo libre 
B) ¿Qué tan fuerte la superficie de la 
rampa empuja a la esfera? ¿Cuál es la 
tensión en el alambre? 
𝑇 cos 𝛼 − 𝑤 sin 𝛼 = 0 
𝑇 =
𝑤 sin 𝛼
cos 𝛼
 
𝑇 = 𝑊 tan 𝛼 = 𝟎. 𝟕 𝑾 
 
𝑁 − 𝑇 sin 𝛼 − 𝑤 cos 𝛼 = 0 
𝑁 − 0.7 𝑊 sin 35° − 𝑤 cos 35° 
𝑁 = 𝟏. 𝟐𝟏 𝑾