7/26/2019 Guia de Problemas_Cuerpo Rigido

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Universidad Central de Venezuela

Facultad de Ciencias

Escuela de Física

Departamento de Física

Física I

Caracas, 14 de julio de 2005

Guía de problemas de Cuerpos Rígidos

(Estos problemas son del P. Tipler)

• 3 Como indica la figura 12.23, Misako realiza un ejercicio

de levantar su cuerpo con las manos. Su centro de gravedad se

encuentra directamente sobre el punto P del suelo, el cual dista 0,9 m

de sus pies y 0,6 m de sus manos. Si su masa es 54 kg, ¿cuál es la

fuerza ejercida por el suelo sobre sus manos?

• 5 Misako desea medir la fuerza de sus bíceps

ejerciendo una fuerza sobre la abrazadera y el aparato mediador

de la figura 12.25. La abrazadera dista 28 cm del punto de giro

del codo, y el bíceps está unido en un punto situado a 5 cm del

centro de giro. Si la escala del aparato marca 18 N cuando ella

ejerce su máxima fuerza, ¿qué fuerza es ejercida por el bíceps?

• 12 Cada uno de los objetos que se muestranen la figura 12.27 se encuentra suspendido del techo

mediante una cuerda atada al punto marcado con una x

en la figura. Describir mediante un diagrama la orien-

tación de uno de los objetos suspendidos.

•• 13  Una placa cuadrada se construye soldando cuatro placas cuadradas más pequeñas, cada una de lado a como indica la

figura 12.28. La placa 1 pesa 40 N; la placa 2, 60 N; la placa 3, 30

 N; y la placa 4, 50 N. Determinar el centro de gravedad (xcg , V cg).

 

16 Un hombre utiliza una palanca de 1 m de longitud para levantar un pesado cajón

del suelo. La palanca tiene un punto de apoyo rígido a 10 cm de un extremo, como se indicaen la figura 12.30.

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(a)  Si el hombre ejerce una fuerza hacia abajo de 600 N en un

extremo de la barra, ¿cuál es la fuerza hacia arriba ejercida

sobre el cajón por el otro extremo?

(b)  La relación entre las fuerzas ejercidas en los extremos de la

 barra se denomina ventaja mecánica de la palanca. ¿Cuál es

en este caso la ventaja mecánica?

• 17 La figura 12.31 muestra un balandro de 25

 pies. El mástil es un palo uniforme de 120 kg soportado

sobre cubierta y amarrado a proa y popa por cables del

modo indicado. La tensión del cable de popa es 1000 N.

Determinar la tensión en el cable de proa y la fuerza

que la cubierta ejerce sobre el mástil. ¿Existe alguna

tendencia de que el mástil se deslice hacia la proa o la

 popa? Si fuera así, ¿dónde debería colocarse un bloque

 para evitar el movimiento del mástil?•• 23 Un peso de 80 N está soportado mediante un

cable unido a una barra que puede girar alrededor de un

 punto A (figura 12.37). La barra está sujeta mediante otro

cable con una tensión T2, según se ve en la figura. La masa de

la barra es despreciable.

(a) ¿Cuáles son las tres fuerzas que actúan sobre la barra?

(b) Demostrar que la componente vertical de la tensión T2 

debe ser igual a 80 N.

(c) Hallar la fuerza ejercida sobre la barra por la articulación.

•• 29 El trampolín de piscina que se muestra en la

figura 12.40 tiene una masa de 30 kg. Determinar la fuerza que

actúa sobre los soportes cuando el saltador de 70 kg se

encuentra de pie en el extremo de la tabla. Dar la dirección de

cada fuerza sobre los soportes como tensión o compresión.

•• 33 Un cilindro de masa M y radio R rueda contra

un escalón de altura h como indica la figura 12.42. Cuando

una fuerza F se aplica a la parte alta del cilindro, éste permanece en reposo.

(a) 

¿Cuál es la fuerza normal ejercida por el suelo sobre el

cilindro?

(b) 

¿Cuál es la fuerza horizontal ejercida por el borde del

escalón sobre el cilindro?

(c) ¿Cuál es el componente vertical de la fuerza ejercida por el borde del escalón

sobre el cilindro?

•• 35 Un hombre robusto sostiene un

extremo de una barra de 3 m de longitud y masa 5

kg manteniéndola en posición horizontal (figura

12.43).

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(a) ¿Qué fuerza total ejerce el hombre sobre la barra?

(b) ¿Qué momento total ejerce el hombre sobre la barra?

(c) 

Si al esfuerzo realizado por el hombre lo sustituimos por dos fuerzas que

actúan en sentidos opuestos, separados por la anchura de la mano del hombre,

que es de 10 cm, ¿cuáles son las magnitudes y direcciones de las dos fuerzas?

•• 36 Una compuerta que pesa 200 N está soportada por bisagras en la parte superior e inferior y además sujeta por unalambre como muestra la figura 12.44.

(a)  ¿Cuál debe ser la tensión en el alambre para que la fuerzasobre la bisagra superior no tenga componente horizontal?

(b)  ¿Cuál es la fuerza horizontal sobre la bisagra inferior?

(c) 

¿Cuáles son las fuerzas verticales sobre las bisagras?

•• 48 Un muchacho que pesa 900 N está sentado en la parte superior

de una escalera de peso despreciable que descansa sobre un suelo sinrozamiento (figura 12.49). Hay un brazo cruzado a mitad de altura de la

escalera. El ángulo que forma la escalera en la parte superior es 0= 30°.

(a)  ¿Cuál es la fuerza ejercida por el suelo sobre cada pata de la escalera?

(b) 

Hallar la tensión en el brazo transversal.

(c)  Si el brazo transversal se moviese hacia la parte inferior de la escalera

(manteniendo ésta al mismo ángulo θ) sería su tensión mayor o menor?

•• 79 En los Juegos Olímpicos de 1996, el

levantador de pesas de categoría superpesado, Andrei

Chemerkin, batió el récord mundial con unlevantamiento de 260 kg. Suponer que la sujección de

la barra fue ligera-mente asimétrica como muestra la

figura 12.59. Determinar el peso máximo que

Chemerkin podía haber levantado con una sujección simé

 brazos eran igualmente fuertes.

trica, suponiendo que sus

JLM/jlm