PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO EJERCICIOS RESUELTOS PDF
Para resolver problemas aplicando este criterio denominado primera condición de equilibrio; se sugiere realizar los siguientes pasos:
• Realizar el diagrama de cuerpo libre del cuerpo que se está analizando, para identificar el número de fuerzas que actúan sobre el cuerpo, así como también la dirección de las mismas.
• Aplicar la primera condición de equilibrio, ya sea en la dirección horizontal o vertical, según el DCL que se ha realizado, para determinar la incógnita pedida.
Que las fuerzas sean concurrentes:
Si un cuerpo está en equilibrio mecánico de traslación y está afectado por tres fuerzas externas no paralelas entre sí, entonces, las tres fuerzas deben concurrir en un mismo punto y además deben ser coplanares.
PREGUNTA 1
Con relación a las siguientes proposiciones sobre la primera Ley de Newton indique verdadero (V) o falso (F).
I) Una partícula que se encuentra en estado de reposo, continuará en dicho estado indefinidamente a menos que una fuerza actúe sobre ella.
II) Solo una fuerza puede cambiar el estado de reposo o de movimiento de las partículas.
III) Solo existen fuerzas cuando los cuerpos que las generan se encuentran adyacentes.
A) VFF
B) VVF
C) VVV
D) FVF
E) VFV
Resolución
I) Verdadera:
La primera ley de Newton recoge el principio de Inercia de Galileo: “El estado natural de los cuerpos es encontrarse en reposo o en movimiento rectilíneo con velocidad constante (MRU). Si es que no hay una fuerza externa resultante que actúe sobre él y logre sacarlo de dicho estado”. En síntesis, el movimiento de un cuerpo es el resultado de las interacciones con otro y de la condiciones iniciales, por lo que si un cuerpo está en reposo permanecerá indefinidamente en dicho estado a no ser que sobre él actué una fuerza que modifique dicho estado mecánico.
II) Verdadera:
Como hemos planteado anteriormente la fuerza externa aplicado sobre un cuerpo puede modificar el estado de reposo o de movimiento de las partículas.
III) Falsa:
El que un cuerpo esté adyacente a otro cuerpo significa que esta junto a él, es decir la interacción se da por contacto como por ejemplo tenemos al golpear un cuerpo o al empujar otro cuerpo son formas de interacción por contacto, pero no sólo existe las interacciones por contacto sino también a distancia.
Clave B
PREGUNTA 2
El libro mostrado en la figura se encuentra en reposo sobre una mesa. Indique la veracidad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones:
I) El libro permanece en reposo porque no hay ninguna interacción externa sobre él.
II) Las fuerzas peso y reacción normal sobre el libro son una pareja acción-reacción.
III) La naturaleza de la fuerza de contacto entre el libro y la mesa es gravitatoria.
A) VFF
B) FFV
C) VVV
D) FVF
E) FFF
Resolución
Analizando el libro, para ello realizamos su DCL:
I) Falsa:
Podemos apreciar que sobre el libro se están dando las interacciones externas tanto por el campo gravitatorio como por el contacto con la mesa, sin embargo este permanece en reposo debido a que la fuerza resultante sobre el libro es nulo, es decir .
II) Falsa:
Recordemos, las fuerzas de acción y reacción deben presentar el mismo módulo y dirección contraria y sobre todo actuar sobre cuerpos diferentes, sin embargo el peso del libro (Fg) y la reacción normal FN actúan sobre el mismo cuerpo. En consecuencia dichas fuerzas no son fuerzas de acción y reacción.
III) Falsa:
El contacto entre el libro y la mesa realmente no existe, la repulsión a nivel molecular es tan grande que lo impide. Entonces nosotros entenderemos por contacto, cuando una superficie se acerca mucho sobre otra, tanto que la separación entre ellas sea imperceptible. Esta fuerza es de naturaleza electrodébil ya que se debe a la repulsión electromagnéticas entre moléculas para impedir el acercamiento entre ellas.
Clave E
PREGUNTA 3
La barra de 35m se encuentra en posición horizontal. Determine a qué distancia del punto A se ubica el centro de gravedad de la barra. PROBLEMA 24 Indique la veracidad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones:
I) El reposo, MRU o movimiento no acelerado, son estados equivalentes (indistinguibles) de una partícula en equilibrio.
II) Una partícula que se mueve con MCU se encuentra en equilibrio pues su rapidez permanece constante.
III) Sólo las partículas que no se encuentran sometidas a la acción de fuerzas (partículas libres) se encuentran en equilibrio.
A) VFF
B) FFV
C) VVV
D) FVF
E) VFV
Resolución
I) Verdadera:
Todos los fenómenos físicos ocurren de la misma manera cuando son analizados desde sistemas (cuerpos o partículas) en reposo o en MRU, de ahí que no se puede diferenciar el estado de reposo o de MRU de un cuerpo o partícula. Por tanto la partícula ya sea se encuentra en reposo o con MRU esta se encontrará en equilibrio de fuerza. Ambos cuerpos se encuentran en equilibrio puesto que al no experimentar aceleración la FR=0
II) Falsa:
Al moverse la partícula con MCU, si bien es cierto el valor de la rapidez no cambia, pero si lo hace la dirección de la velocidad, esto último es debido a que experimenta una aceleración radial. Debido a que la partícula presenta aceleración, ésta no se encontrará en equilibrio ya que dicha aceleración es consecuencia de la fuerza resultante que actúa sobre ella.
III) Falsa:
No necesariamente, ya que para que un cuerpo esté en equilibrio pueden actuar sobre Él varias fuerzas, se anulan, es decir . Por ejemplo tenemos un cuerpo en reposo sobre una mesa. Sobre el cuerpo actúan varias fuerzas, sin embargo está en equilibrio ya que estas fuerza se anulan.
Clave A
PREGUNTA 4
¿Cuántas de las siguientes proposiciones son verdaderas?
1) La fuerza es una cantidad vectorial.
2) Si la velocidad de un cuerpo es cero, entonces éste se encuentra en equilibrio.
3) Para que una partícula esté en equilibrio, ninguna fuerza debe actuar sobre ella.
4) Una partícula está en equilibrio solamente si se encuentra en reposo.
5) La fuerza gravitacional es la menos intensa.
6) La fuerza nuclear fuerte es sólo atractiva.
7) La fuerza electrodébil depende de los medios.
8) La fuerza gravitacional no es capaz de modificar el estado de reposo de un cuerpo.
9) La fuerza de interacción entre dos cargas eléctricas es de naturaleza electrodébil.
10) Las fuerzas gravitacionales son de mayor orden de magnitud que las electrodébiles.
A) 7
B) 10
C) 3
D) 1
E) 4
Resolución
1) Verdadera:
Dado que la fuerza es una cantidad física vectorial que expresa la medida de las interacciones entre los cuerpos materiales del universo, posee módulo, dirección y sentido.
2) Falsa:
Ya que un cuerpo se encuentra en equilibrio cuando se encuentra en reposo permanente o cuando experimenta M.R.U. es decir, si la velocidad de un cuerpo es nula ( = ), no necesariamente se encuentra en equilibrio, esto se puede apreciar cuando un cuerpo es lanzado verticalmente hacia arriba, cuando alcanza su altura máxima su velocidad es cero, pero sobre el actúa la fuerza de gravedad , en consecuencia no se encuentra en equilibrio.
3) Falsa:
Ya que sobre una partícula en equilibrio pueden actuar un conjunto de fuerzas, pero la resultante de ellas debe ser nula (= ).
4) Falsa:
Ya que también estará en equilibrio cuando se mueve en línea recta a ( = cte) (M.R.U.).
5) Verdadera:
Dado que la fuerza gravitacional es la más débil de todas las básicas.
6) Verdadera:
Ya que fuerza nuclear fuerte representa el pegamento que mantiene unidos a los nucleones, por ello que es de carácter atractivo.
7) Falsa
8) Falsa
Ya que la fuerza gravitatoria es capaz de modificar el estado de reposo de un cuerpo.
9) Verdadera:
Ya que las fuerzas eléctricas en algunos casos son fuerzas débiles o electrodébiles.
10) Falsa:
No siempre es cierto.
Clave E
