EcosferaRefuerzounidad5 175KB Apr 05 2015 06:35:55 AM

ACTIVIDADES DE REFUERZO
5
Las fuerzas y el equilibrio
1.
La constante de recuperación de un muelle elástico de 10 cm de longitud es 0,5 N/cm. Cuando se ejerza con él
una fuerza de 10 N, ¿cuánto medirá el muelle?
2.
Si sumamos dos fuerzas de 8 N y 10 N:
a) ¿Podemos asegurar que la resultante va a medir 18 N?
b) Indica el intervalo de valores entre los que se puede encontrar la resultante.
c) Calcula la fuerza resultante cuando formen un ángulo de 90⬚ y dibújala.
3.
En la romana de la figura en equilibrio, el plato con las naranjas que se quieren pesar está a 5 cm del soporte y la pesa
fija de 1 kg (10 N) está a 30 cm del mismo.
5 cm
a) ¿Cuánto pesa el plato con las naranjas y cuál es su masa?
1 kg
30 cm
b) ¿Cuánto vale el momento producido por las naranjas?
c) ¿Cuánto vale el momento producido por la pesa de 1 kg?
¿En qué se diferencian?
d) ¿Dónde está la resultante del sistema?
4.
Un remo es una palanca de segundo género. El punto de apoyo lo tiene en el agua, la potencia es la fuerza con
que empujan los remeros y la resistencia se ejerce en el punto del remo que se sujeta a la barca.
2,5
m
1,5
m
a) Observando los datos de la palanca en el dibujo, calcula la fuerza que hace un remero sobre la barca con sus
dos remos si empuja sobre cada remo con una fuerza de 100 N.
b) Si quiere ir hacia atrás, ¿hacia dónde empuja al agua con los remos?
5.
¿Por qué cuando estamos de pie en un lugar poco estable como una barca separamos las piernas?
6.
Observa el cuadro colgado:
a) ¿Dónde está su centro de gravedad?
b) ¿Dónde está la equilibrante?
c) ¿Qué ocurre si torcemos el cuadro y por qué?
d) ¿Cómo se llama el equilibrio que tiene el cuadro?
Proyecto Ecosfera Fı́sica y Quı́mica 4.o ESO
Actividades de refuerzo
SOLUCIONES
1.
Aplicando la ley de Hooke:
F ⫽ k(L ⫺ L0)
2.
L ⫽
F
10 (N)
⫹ L0 ⫽
⫹ 10 (cm) ⫽ 30 cm
k
0,5 (N/cm)
a) No se puede asegurar, solo ocurrirá cuando las dos fuerzas tengan igual dirección y sentido.
b) El menor valor posible de la suma de estos vectores es para F ⫽ 10 ⫹ (⫺8) ⫽ 2 N, lo que ocurrirı́a cuando
los vectores estuviesen en la misma dirección y sentido contrario. El mayor valor se produce cuando ambos
vectores tienen igual dirección y sentido, esto implica que F ⫽ 10 ⫹ 8 ⫽ 18 N.
,8
兹(82 ⫹ 102) ⫽ 12,8 N
10 N
12
R⫽
N
c) Si forman 90⬚ la resultante se hallará aplicando el teorema
de Pitágoras:
90o
8N
3.
a) Los momentos de las naranjas y de la pesa deben ser iguales, por tanto:
P · 5 (cm) ⫽ 10 (N) · 30 (cm)
P ⫽ 300 (Ncm)/5(cm) ⫽ 60 N
m ⫽ P/g ⫽ 60 (N)/10 (m/s2) ⫽ 6 kg
b) El momento producido por las naranjas es: M ⫽ Pd ⫽ 60 (N) · 5 (cm) ⫽ 300 Ncm ⫽ 3 Nm.
c) Es el mismo, ya que el equilibrio se consigue cuando los momentos son iguales, lo que nos ha servido para
calcular el peso de las naranjas. La diferencia es que es de sentido contrario al anterior, ya que trata de girar
la barra de la romana en sentido contrario al del peso que está al otro lado.
d) La resultante del sistema está en el punto de apoyo de la romana, donde se sujeta, y su valor es igual a
70 N con sentido hacia abajo.
4.
a) El equilibrio se produce cuando los momentos son iguales y de sentido contrario, ası́:
Pd1 ⫽ Rd2
R⫽
100 (N) · 2,5 (m) ⫽ R · 1,5 (m)
100 (N) · 2,5 (m)
⫽ 169,3 N
1,5 (m)
b) Si la fuerza sobre el agua es hacia atrás la barca se irá hacia delante, por la tercera ley de Newton. Si
queremos que la barca vaya hacia atrás, hay que empujar el agua hacia delante.
5.
Para tener una mayor base de sustentación y hacer más difı́cil que el centro de gravedad quede fuera de ella, al
inclinarnos.
6.
a) El centro de gravedad está en la vertical donde está situado el clavo.
b) La equilibrante es una fuerza del mismo módulo que la resultante y de sentido contrario, por lo que está
donde la resultante, en el punto de apoyo del cuadro.
c) Si torcemos el cuadro se forma un par de fuerzas, el peso y la equilibrante, que tratan de volver al cuadro a
su posición inicial.
d) Este equilibrio se llama estable, porque al sacarlo de él, el par de fuerzas que se origina trata de devolverlo
a su posición inicial.
Actividades de refuerzo
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