SITUACIÓN PROBLEMA Nº 2

SITUACIÓN PROBLEMA Nº 2: *EQUILIBRIO DE LOS CUERPOS APOYADOS
Y SUSPENDIDOS.
GRADO: 10 ___
ÁREA: Ciencias Naturales - Física
Nombre
de
los
alumnos
o
integrantes
del
grupo:
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Nombre del grupo: ___________________________________
COMPETENCIA
Reconozco las propiedades vectoriales de las fuerzas, representando por
medio de diagramas de cuerpo libre las fuerzas y realizando la suma vectorial
de las fuerzas.
DESCRIPTORES DE DESEMPEÑO
•
Establecer los requisitos para el equilibrio.
•
Determinar la fuerza resultante y la equlibrante de dos o más vectores.
•
Explico las condiciones de equilibrio los cuerpos.
•
Resuelvo problemas que involucren las condiciones de equilibrio de los
cuerpos, evaluando la pertinencia de las respuestas obtenidas en relación con
los gráficos y problemas dados.
PALABRAS CLAVES
Estática, equilibrio, fuerza resultante, centro de gravedad, centro de masa,
fuerza neta, fuerza equilibrante.
PREGUNTA GENERADORA
¿Cuándo un cuerpo se encuentra en equilibrio de traslación y/o rotación?
SITUACIÓN DE APRENDIZAJE
Cuando la fuerza neta – la suma neta de todas las fuerzas actuante es cero, el
objeto está en equilibrio. De acuerdo con las leyes de Newton el objeto no
tiene aceleración porque no hay una fuerza neta sobre él. Un ejemplo de
equilibrio es el caso en el cual dos fuerzas iguales actúan sobre un objeto en
direcciones opuestas.
Cuando la suma vectorial de dos fuerzas que actúan sobre un punto no es
cero, se aplica una fuerza que produzca el equilibrio. Esta fuerza se denomina
la fuerza equilibrante, la única fuerza adicional que si se aplica en el mismo
punto en que se aplican las otras fuerzas, genera el equilibrio.
Para encontrar la equilibrante de dos o más fuerzas, se encuentra primero la
fuerza resultante. La equilibrante tiene la misma magnitud de la resultante, pero
dirección opuesta.
Algunas veces la equilibrante es ejercida por dos o más fuerzas. Lo anterior
nos lleva a resolver múltiples preguntas tales como: ¿Cuándo un cuerpo está
en equilibrio de traslación?, ¿Cuándo un cuerpo está en equilibrio de rotación?,
¿qué fuerzas actúan sobre un cuerpo suspendido?, ¿Qué fuerzas actúan sobre
un cuerpo apoyado?, ¿Es posible tener un vector resultante más corto que una
de sus componentes?, ¿Igual a una de sus componentes?, ¿?, ¿Qué es
coeficiente de rozamiento cinético?, ¿Cómo se determina el coeficiente de
rozamiento estático?, ¿Cuáles son las fuerzas que actúan sobre un libro
mientras se encuentra inmóvil sobre una mesa?, ¿Cuánta tensión hay en una
cuerda cuando te cuelgas de ella?, ¿Has intentado alguna vez hacer
dominadas con un solo brazo?, Por qué es dos veces más difícil?, Una cuerda
para colgar ropa está sometida a una tensión cuando te cuelgas de ella. ¿Por
qué la tensión es mayor cuando la cuerda está tendida horizontalmente que
cuando cuelga en dirección vertical?
Todas estas preguntas y muchas otras, plantean problemas relativos a la
estática o equilibrio de los cuerpos, que se explican y resuelven con las leyes
de Newton aplicables a cuerpos en equilibrio a simple vista, es decir, que están
quietos con respecto a un punto o sistema de referencia.
Por lo tanto, el propósito de este trabajo es que, usted como estudiante de
física de décimo, a partir de las actividades propuestas identifique, explique y
aplique las condiciones de equilibrio, dando respuesta a las preguntas
planteadas.
ACTIVIDADES A REALIZAR
Analiza y resuelve las siguientes situaciones:
1. Un objeto se encuentra sobre una mesa
Representa mediante un diagrama las fuerzas que actúan sobre el objeto.
Explica si el cuerpo está o no en equilibrio.
2. Un cuerpo se encuentra sobre un plano inclinado.
Haz un diagrama y dibuja las fuerzas que actúan sobre el cuerpo.
Explica por qué el cuerpo se encuentra en equilibrio.
3. Un cuadro pende de una pared mediante dos hilos.
Haz un diagrama y explica la configuración que deben tener los hilos para que
se hallen sometidos a una tensión mínima.
4. Un automóvil se mueve con velocidad constante sobre una carretera recta y
plana.
Representa mediante un diagrama las fuerzas que actúan sobre el automóvil.
Explica si el cuerpo se halla en equilibrio de traslación.
5. Para cada una de las figuras siguientes realiza un diagrama de las fuerzas
que actúan sobre la tabla. Determina si los cuerpos se hallan o no en equilibrio.
Un ejemplo para practicar
Vamos a analizar ahora una situación problema con el fin de poner en prácticas
los contenidos mencionados. Veamos entonces la actividad que dice:
“Una persona le solicita colgar un cuadro pesado. El marco tiene un alambre en
la parte posterior, y usted planea colgar el cuadro colocando el alambre sobre
un clavo en la pared. Si se ejerce demasiada fuerza sobre el alambre, éste se
romperá, y usted no quiere que esto suceda. ¿Cómo colgaría usted el cuadro?
a) Inclinaría las cuerdas lo más horizontal posible.
b) Pondría las cuerdas verticalmente.
c) Pondría las cuerdas formando un ángulo de 45º con la horizontal.
d) Pondría las cuerdas formando un ángulo de 60º con la horizontal.
Explica tu elección”