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FMF 003 - Física Aplicada

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Torque y Estática: Guia 03 Item de Test Equilibrio Estático

1) Un hombre coloca una barra de 4 [m] de largo bajo una roca de 500 [kg] de masa. Utiliza un fulcro (pivote de apoyo) a 0,2 [m] del punto donde la barra toca la roca. ¿Qué fuerza F ha de ejercer para levantarla?

A) 236,8 (N) B) 263,2 (N) C) 289,5 (N) D) 315,8 (N) E) 342,1 (N)

2) Sobre una barra de masa despreciable que está articulada en el punto O, está parada una niña de 36 [kg] y además se encuentra un paquete M de 210 [N] de peso. Si la distancia que separa la niña del paquete es de 5 [m]. ¿A qué distancia del punto O está parada la niña, si en éstas condiciones la barra está equilibrada horizontalmente?

A) 1.84 (m) B) 1.32 (m) C) 2.24 (m) D) 1.02 (m) E) 0.78 (m)

3) El sistema mostrado en la figura está en equilibrio. El objeto que cuelga del extremo de la armadura homogénea S pesa 200 [N] y la propia armadura pesa 400 [N]. La tensión en el cable C es aproximadamente:

A) 1030 [N] B) 400 [N] C) 200 [N] D) 1800 [N] E) 730 [N]

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4) Una barra homogénea de largo L = 6 [m] y de peso W = 20[N], está articulada en su extremo izquierdo a un punto fijo O, apoyada a un soporte liso en A y cargada por fuerzas como se indica en la figura adjunta. La fuerza de reacción vertical en la articulación y en el soporte A son respectivamente

A) 35 [N] y 5[N] B) 5 [N] y 35 [N] C) 10 [N] y 10 [N] D) 20[N] y 0 [N] E) 0 [N] y 20 [N]

5) En el dispositivo de la figura adjunta se muestra una barra homogénea, de masa m = 20 [kg], que tiene un pivote en su extremo P. La barra se encuentra sujeta por el extremo opuesto por medio una cuerda liviana e inextensible (C1), de este mismo extremo atado a una cuerda C2 cuelga un cuerpo de masa M = 100 [kg]. La magnitud de la tensión T en el cable C y la fuerza F ejercida por parte del pivote sobre la barra son aproximadamente:

A) T = 2200 [N] y F = 1908 [N] B) T = 1200 [N] y F = 0 [N] C) T = 600 [N] y F = 600 [N] D) T = 2200 [N] y F = 100 [N] E) Con los datos entregados en el problema no se pueden determinar T y F

6) Determine el valor de las reacciones R1 y R2 para el caso presentado en la figura, cuando F = 15 [N]. Considere la masa de la barra despreciable.

A) R1 = 5 [N] y R2 = 10 [N] B) R1 = 10 [N] y R2 = 5 [N] C) R1 = 15 [N] y R2 = 10 [N] D) R1 = 15 [N] y R2 = 15 [N] E) R1 = 10 [N] y R2 = 10 [N]

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7) Una varilla de masa despreciable tiene un eje de giro ubicado en el punto O, en uno de sus extremos (como aparece en el esquema). Determine el módulo de la fuerza F2 para que el sistema se encuentre en equilibrio estático si: m = 8 [kg]; F1 = 10 [N]; r1 = 2 [m]; r2 = 4 [m]; b = 30º

A) 170 [N] B) 340 [N] C) 80 [N] D) 540 [N] E) 100 [N]

8) El músculo deltoides levanta el brazo hasta la posición horizontal. Hallar la tensión T ejercida por el músculo.

A) 164,64 [N] B) 225,63 [N] C) 303,81 [N] D) 357,23 [N] E) 264,27 [N]

9) En la figura el peso del tronco es de 490 [N]. Encuentre la fuerza T ejercida por los músculos de la columna vertebral, si el peso w1 es de 175 [N] y L es el largo

A) 1569,3 N B) 2264,6 N C) 2795,4 N D) 3222,5 N E) 3842,3 N

10) En la figura un objeto es sostenido de la manera indicada por una barra pivotante de masa nula y un cable. Si w =1000 [N], hallar la magnitud de la reacción en el pivote.

A) 2538,7 [N] B) 3605,5 [N] C) 3000 [N] D) 2472,6 [N] E) 2053,1 [N]

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11) Un hombre coloca una barra de 2 [m] de largo bajo una roca de 4500 [N] de peso. Utiliza un fulcro a 0,2 [m] del punto donde la barra toca la roca. ¿Qué fuerza F ha de ejercer para levantar la roca?

A) 500 [N] B) 700 [N] C) 900 [N] D) 1200 [N] E) 1500 [N]

12) Una escotilla levadiza de 1,5 [m] por lado tiene una masa de 10 [kg] y se encuentra embisagrada en un extremo y sujeta con un cable a otro. La puerta levadiza forma un ángulo de 30º con la horizontal, y el cable está dispuesto de manera perpendicular a la puerta. ¿Qué tensión existe en el cable? Considere para este problema g = 9.8 [m/s2]

A) 42,4 [N] B) 36,7 [N] C) 103,9 [N] D) 24,5 [N] E) 127,3 [N]

13) Si el Masetero, uno de los músculos encargados de cerrar la mandíbula, desarrolla a cada lado de la mandíbula una fuerza de 75,75 [N] a 6,15 [cm] de la articulación mandibular, con un ángulo de 34,69° entre la posición y la fuerza, ¿Cuánto vale el módulo de la fuerza que es capaz de ejercer un diente a 9,76 [cm] de la misma articulación? Considere que la fuerza ejercida por el diente es perpendicular a la posición respecto de la articulación.

A) 47,77 [N] B) 50,70 [N] C) 54,33 [N] D) 67,04 [N] E) 60,19 [N]

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14) Un pescante uniforme de largo L y de masa despreciable se sostiene por medio de un cable, como lo muestra la figura. El pescante gira alrededor de un pivote en la parte inferior, y un objeto de W = 2000 [N] cuelga de su parte superior. Encuentre la tensión en el cable

A) 1042,5 [N] B) 1127 [N] C) 563,5 [N] D) 957,9 [N] E) 845,2 [N]

15) Determinar la magnitud de R (reacción del Húmero sobre el cúbito), cuando la mano sostiene un peso de 30 [N]. (Suponga que el peso del antebrazo es 50 [N]). Considere: r1 = 9 [cm]; r2 = 15 [cm]; r3 = 37 [cm]. Suponga el sistema en equilibrio estático.

A) 51,11 N B) 137,78 N C) 84,44 N D) 115,56 N E) 126,67 N

16) Una regla uniforme de 1 [m] de longitud y masa 60 [g], tiene a 40 [cm] del extremo A una masa de 20 [g]. Determinar a qué distancia del punto A, es decir X, mantendrá el equilibrio sobre el fulcro.

A) 34,0 [cm] B) 44,6 [cm] C) 40,0 [cm] D) 42,5 [cm] E) 47,5 [cm]

17) Un extremo de una viga homogénea que pesa 110” [N] y tiene 3 [m] de longitud esta unido a un muro por medio de un gozne o bisagra. El otro extremo esta soportado por un alambre que forma ángulos iguales de 27° con la viga y el muro, tal como se muestra en la figura. La magnitud en [N] de la tensión en el alambre es igual a:

A) 44,55 B) 62,37 C) 80,19 D) 98,01 E) 115,83

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18) Una persona se encuentra detenida y parada sobre una sola pierna. Para analizar las fuerzas que actúan sobre ella, se adjunta un diagrama de cuerpo libre, exagerando la inclinación para distinguir detalles. Se sabe que:

OA = 7,0 [cm] d1 = 3.2 [cm] d2 = 10.8 [cm]

α = 60°

Si el peso de cada pierna es P = 139 [N], y la masa total del individuo es M = 85 [kg], el módulo de la fuerza F en [N] es igual a:

A) 1283 B) 1355 C) 1441 D) 1524 E) 1603

19) La barra BCD de masa despreciable está articulada en C y sujeta a un cable en B. Para las fuerzas representadas, hallar la tensión del cable

AB, si el ángulo θ = 45º

A) 4093,32 [N] B) 2800,00 [N] C) 2036,47 [N] D) 1616,58 [N] E) 1421,59 [N]

20) Para la figura determinar el valor de la tensión en el cable. Considere que la viga es uniforme, con masa igual a 40 [kg]

A) 2074 [N] B) 1659 [N] C) 415 [N] D) 1244 [N] E) 4000 [N]

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21) Un gato de masa 2,5 [kg] asciende por una escalera hasta alcanzar la mitad de ésta. La escalera se encuentra inclinada 30º con respecto a la pared vertical y que tiene una longitud 5 [m] y peso 50 [N], El extremo inferior de la escalera tiene atada una cuerda como se ve en la figura. Si no existen fuerzas de fricción en ningún punto de apoyo de la escalera, la tensión en la cuerda es:

A) 75 [N] B) 50 [N] C) 25 [N] D) 37,5 [N] E) 21,65 [N]

22) Una estructura de 5 [m] de largo y masa despreciable, está sujeta a la pared y es usada para sostener un bloque de 800 [N] de peso a través de una cuerda que forma u ángulo recto con la pared, como se muestra en la figura. Las componentes horizontal y vertical de la fuerza en el soporte de la estructura son:

A) FH = 600 [N], FV = 800 [N] B) FH = 800 [N], FV = 800 [N] C) FH = 800 [N], FV = 600 [N] D) FH = 1200 [N], FV = 800 [N] E) FH = 0 [N], FV = 800 [N]

23) El cuádriceps mayor del muslo termina en su extremo inferior en un tendón unido al extremo superior de la tibia, que forma parte de la pierna inferior, de longitud L (ver figura). Las fuerzas sobre la pierna inferior cuando la pierna está extendida se modelan en la figura inferior, donde T es la tensión del tendón, W es el peso de la pierna inferior y F es el peso del pie.

Sabiendo que α= 40º, β = 25º, T se aplica a una distancia L/5 de la rodilla, W =30 [N] a una distancia L/2 de la rodilla y F = 12.5 [N] a una distancia L de la rodilla, el valor de T para que la pierna esté en equilibrio en esa posición es:

A) 41,83 [N] B) 90,40 [N] C) 209,13 [N] D) 275,67 [N] E) 346,82 [N]

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24) En la figura se aprecia a un campesino chino que lleva dos cestas de arroz de masas m1 = 20 [kg] y m2 = 40 [kg] colgadas de los extremos de un pértiga homogénea de masa mp = 2 [kg] de masa. La longitud de la pértiga es L = 3,5 [m]. Desprecie el “pandeo” de la pértiga. ¿Bajo qué punto de la pértiga (distancia x en [m] de su extremo izquierdo) debe colocar su hombro para que ésta permanezca en equilibrio horizontal?

A) 1,32 B) 1,65 C) 1,98 D) 2,31 E) 2,65

Respuestas Correctas 1 B 9 D 17 D

2 A 10 B 18 C

3 A 11 A 19 C

4 B 12 A 20 A

5 A 13 C 21 E

6 A 14 B 22 A

7 A 15 E 23 C

8 E 16 E 24 D