fisica i

UNIVERSIDAD
NACIONAL DE SAN LUIS
FACULTAD DE INGENIERIA Y CIENCIAS AGROPECUARIAS
FÍSICA I
TRABAJO PRÁCTICO Nº 8: EQUILIBRIO DE CUERPOS RIGIDOS. ELASTICIDAD.
Ing. Electromecánica-Ing. Electrónica-Ing. Industrial-Ing. Química-Ing. Alimentos-Ing. Mecatrónica
ESTRATEGIAS PARA LA SOLUCIÓN DE PROBLEMAS
1. Se traza un diagrama simple y claro del sistema.
2. Se aísla el objeto de interés que se está analizando. Se traza un diagrama de cuerpo libre, es decir, un
diagrama que muestre todas las fuerzas externas que actúan sobre el objeto. En sistemas que contienen
mas de un objeto, se trazan diagramas separados de cada uno de ellos. No deben incluirse las fuerzas que
el objeto ejerce sobre sus alrededores.
3. Seleccione los ejes de coordenadas en forma adecuada para cada cuerpo y se encuentran las
componentes de las fuerzas sobre estos ejes. Aplicar las condiciones de equilibrio estático (Fx=0, Fy=0,
M=0) según correspondan. Antes se deberá verificar las dimensiones, asegurándose que todos los
componentes tengan unidades de un mismo sistema de unidades.
4. Se resuelven las ecuaciones de componentes para las incógnitas. Recordar que es necesario tener tantas
ecuaciones independientes como incógnitas existan.
PROBLEMA No 1: Que fuerza se necesita para sostener el peso de 80N en
la posición indicada en la figura
70º
P
W=80N
PROBLEMA No 2: La figura muestra un cuerpo de peso W
suspendido. Determinar las tensiones T1 y T2 de las cuerdas.
32º
T2
65º
T1
W=85N
PROBLEMA No 3: De acuerdo a la figura, si 1=55º y 2=38º,
expresar el valor de W1 en función de W2.
1
2
W1
PROBLEMA No 4: Determine la tensión en las cuerdas de la figura.
45º
A
B
420N
60º
W2
PROBLEMA No 5: En la figura, hay tres cuerdas
anudadas en el punto O, dos de ellas pasan por pequeñas
poleas de masas despreciables y lisas A y B. De sus
extremos cuelgan pesos W1, W2 y W3. Calcular los pesos
W1 y W2 si W3=20N, 1=53º y 2=37º.
B
A
1
W2
W3
W1
PROBLEMA No 6: Determinar la resultante de las fuerzas
2
O
y
que actúan en la viga como así también la reacción en los
apoyos.
F3=300N
F1=200
N
8
12
20
Nota: las distancias están expresadas en metro
x
F2=100
N
PROBLEMA No 7: Una viga uniforme de
y
longitud L cuya masa m es de 1,8Kg descansa
sobre sus extremos en dos básculas digitales,
como se muestra en la figura. Un bloque de
masa M de 2,7Kg reposa sobre la viga, con su
centro situado a un cuarto de L a partir del
extremo izquierdo de la viga. Determinar la
lectura que indicarán las básculas.
L
L/4
x
báscula
PROBLEMA No 8: Determinar la resultante de las
báscula
y
fuerzas que actúan en la viga como así también la
reacción en los apoyos.
2m
2m
2,4m
15º
1000N
15º
15º
2500N
2000N
1500N
x
PROBLEMA No 9: A qué distancia deberá colocarse sobre
la viga de la figura, la fuerza vertical F, de modo que
mantenga la viga en posición horizontal. (Suponer que la
viga es uniforme y tiene un peso P).
x
l
W
PROBLEMA No 10: Como se ve en la figura, se tiene
suspendido un peso de 100N de una barra sin peso AB
que esta suspendida por un cable BC y el pasador A.
Determinar la tensión en el cable y la reacción en el
pasador A sobre la barra AB.
C
40cm
B
A
90cm
100N
PROBLEMA No 11: Una viga de longitud L=3,3m
y masa m=8,5Kg esta sostenida a la pared como lo
muestra la figura. Un alambre unido a la pared a
una distancia d=2,1m sobre la bisagra está unido al
otro extremo de la viga, formando un ángulo de
30º con la horizontal. Un cuerpo de masa M=56Kg
está suspendido del extremo superior de la viga.
Determinar la tensión del alambre y la fuerza
ejercida por la bisagra sobre la pared.
alambre
30º
d
L
M
PROBLEMA No 12: Un letrero cuadrado uniforme de
52,3Kg y 1,93m de lado, está colgado de una barra de
2,88m de masa despreciable. Un cable está unido al
extremo de la barra y a un punto de la pared a 4,12m sobre
el punto en que la barra se halla fija a la pared, como
muestra la figura. Determinar:
a) la tensión del cable
b) las componentes horizontal y vertical ejercidas por
la pared en O.
4,12m
Rta.: T = 814,3N
O ; RH = 804,4N ; RH = 506,1N
1,93m
1,93m
2,88m
PROBLEMA No 13: El sistema mostrado en la
figura está en equilibrio. El objeto que cuelga del
extremo de la armadura S pesa 1000N y la propia
armadura pesa 200N. Determinar:
a) la tensión en el cable C
b) las componentes horizontal y vertical de la
fuerza ejercida sobre la armadura por el
pivote P.
C
S
48º
33º
P
PROBLEMA No 14: Una barra de acero estructural tiene un radio R de 9,5 mm y una longitud de 81 cm. Se le estira
axialmente con una fuerza F de 6,2.104 N (unas 7 ton.). Determinar:
a) ¿Cuál es el esfuerzo en la barra?
b) ¿Cuál es el alargamiento de la barra bajo esta carga?
PROBLEMA No 15: Después de una caída, un alpinista de 95 kg queda columpiándose al final de una cuerda de
15 m de longitud y 96 mm de diámetro. La cuerda llega a estirarse 2,8 cm. Calcule el modulo de Young de la
cuerda.
PROBLEMA No 16: El elevador de una mina esta soportado por un solo cable de acero de 2,52 cm de diámetro. La
masa total de la jaula del elevador mas los ocupantes es de 873 kg. ¿en cuanto se estira el cable cuando el elevador
está suspendido a 42,6 m debajo del motor del elevador? (desprecie la masa del cable)
PROBLEMA No 17: Un poste horizontal de aluminio de 48 cm de diámetro sobresale 5,3 cm de un muro. Un
objeto de 120 kg está suspendido del extremo del poste. El modulo de corte del aluminio es de 2,5.1010 N/m2.
a) Calcule el esfuerzo cortante en el poste.
b) Halle la deflexión vertical del extremo del poste.
PROBLEMA No 18: Una barra uniforme de 4,7 kg de masa y 1,3 m de longitud está suspendida de los extremos
por dos alambres verticales. Un alambre es de acero y tiene un diámetro de 1,2 mm; el otro es de aluminio y
tiene un diámetro de 0,84 mm. Antes de unirlos a la barra, los alambres eran de la misma longitud, o sea, de 1,7
m. Halle el ángulo Ѳ entre la barra y la horizontal. (desprecie el cambio en los diámetros de los alambres)
PROBLEMA No 19: Una pelota sólida de caucho de 3 cm de radio se sumerge en un lago hasta una profundidad
tal que la presión del agua es de 100.000 Pa. Calcular la disminución del volumen experimentada. El módulo de
elasticidad de volumen es 1.106 Pa.
PROBLEMA No 20: En una de las modernas cámaras de alta presión se somete a una presión de 2000
atmósferas al volumen de un cubo cuya arista es 1 cm. Calcular la disminución que experimenta el volumen del
cubo. (1 atm=1.105 Pa). Módulo de elasticidad de volumen 27.1010 Pa.