Guia EstáTica Ii 2009

UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER
GUÍA DE ESTUDIO No._4_

IDENTIFICACIÓN
UNIDAD ACADÉMICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS
ASIGNATURA: MECANICA
UNIDAD TEMÁTICA ESTÁTICA

COMPETENCIA RESULTADOS DE APRENDIZAJE
Deducir las condiciones que cumple  Diferencia el equilibrio traslacional y rotacional en un cuerpo sometido a
un cuerpo para estar en equilibrio de fuerzas.
traslación y/o rotación cuando  Resuelve problemas de estática localizando las fuerzas que actúan en
actúan fuerzas, teniendo en cuenta un cuerpo que se encuentra en equilibrio.
su centro de masa.

ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE
En primer lugar debes repasar los siguientes conceptos, necesarios para el buen desarrollo de la temática:
a) Conceptos básicos de trigonometría
b) Funciones e identidades trigonométricas
c) Vectores y suma de vectores por componentes
d) Solución de ecuaciones
e) Leyes de Newton

Cuando tengas claro los temas indicados anteriormente estarás listo para abordar el tema de estática. Para lograr
una mejor comprensión de la temática te invitamos a revisar los recursos bibliográficos de la institución y páginas
web:relacionadas con los siguientes temas:

1. Clases de Fuerzas mecánicas
2. Concepto de Momento de Torsión o Torque
3. Las condiciones para el equilibrio de un cuerpo rígido
4. Centro de gravedad

Cuando hayas investigado estos conceptos estarás en la capacidad de desarrollar el siguiente ciclo de actividades:

1. Enuncia las tres leyes del movimiento de Newton.
2. Resuelve los ejercicios que se encuentran a continuación como parte de tu proceso para la comprensión en el
estudio de la estática siguiendo un proceso claro y tratando en lo posible de aplicar lo aprendido en clase, no
olvides que esto será evaluado con tu docente de acuerdo con lo que hayan pactado al inicio del curso.

EJERCICIOS
1. Una escalera descansa inclinada contra una pared. ¿Se sentiría seguro al subir por ella si se le hubiera
informado que el piso es sin fricción pero que la pared es rugosa, o que ésta es sin fricción pero el piso es
rugoso? Justifique su respuesta.
2. Con el fin de que una silla se equilibre sobre una pata, ¿Dónde debe estar localizado el centro de gravedad de
la silla?
3. Cuando se levanta un objeto pesado, ¿por qué se recomienda mantener la espalda lo más vertical posible,
efectuando el movimiento sobre las rodillas en lugar de flexionarse y levantarla con la cintura?
4. Las ruinas de los templos griegos antiguos con frecuencia tienen columnas verticales intactas, pero pocas de
las losas horizontales de piedra siguen aún en su lugar. ¿Tienes alguna idea de a qué se debe esto?
5. Localice el centro de gravedad de los siguientes objetos uniformes: esfera, cubo y cilindro circular recto.
6. Escriba las condiciones de equilibrio necesarias para que el cuerpo que se muestra en la figura 1. Considere
el origen de la ecuación del momento de torsión en el punto O.

VERSIÓN: 1 FECHA: Julio 1 de 2009


Fy
Figura 2
Fx
12m
l Ry
Figura 1

Rx árbol
carro F 0.5m
Fg

7. El carro de un estudiante queda atascado por un lodazal. No tan perdido, con algunos conocimientos de física,
une un extremo de una cuerda al vehículo y el otro extremo al tronco de un árbol cercano, y deja una pequeña
cantidad de cuerda. El estudiante ejerce después una fuerza sobre el centro de la cuerda en dirección
perpendicular a la línea carro-árbol, como se muestra en la figura 2. Si la cuerda no se extiende y si la
magnitud de la fuerza aplicada es de 500 N. ¿cuál es la fuerza ejercida sobre el carro?
8. Calcule la tensión T del cable que soporta la viga de 30 kg de la figura, y la fuerza Fp que ejerce la pared sobre
la viga. Dé magnitud y dirección. (ver figura 3)
9. Un oso hambriento que pesa 700 N camina sobre una viga con la intención de llegar a una canasta de comida
que cuelga de uno de sus extremos. Esta es uniforme, pesa 200 N y su largo es de 6 m; la canasta pesa 80 N.
(ver figura 4)
a. Dibuje un diagrama de cuerpo libre para la viga.
b. Cuando el oso está en X = 1 m encuentre la tensión en el alambre y las componentes de la fuerza ejercida
por la pared sobre el extremo izquierdo de la viga.
c. Si el alambre puede soportar una tensión máxima de 900 N, ¿Cuál es la distancia máxima que el oso
puede caminar antes de que se rompa el alambre?.

X

Fp

53º

Figura 4 Figura 5
Figura 3

10 La figura muestra un niño de 14 kg que sube por un escalera uniforme de 100 N y longitud L. Los extremos
superior e inferior de la escalera descansan sobre superficies sin fricción. El extremo inferior está fijo a la
pared mediante una cuerda horizontal que puede soportar una tensión máxima de 105 N.
a. Realice un diagrama de cuerpo libre.
b. Encuentre la tensión en la cuerda cuando el niño ha subido 1/3 de la escalera.
c. Encuentra la distancia máxima que el niño puede subir por la escalera antes de que se rompa la cuerda.
Exprese su respuesta como una fracción de L. (ver figura 5)
11. Un pescante uniforme de 1200 N se sostiene por medio de un cable, como se ilustra en la figura. El pescante
gira alrededor de un pivote en la parte inferior, y un objeto de 2000 N cuelga de su parte superior. Encuentre
la tensión en le cable y las componentes de la fuerza de reacción ejercida por el piso sobre el pescante. (ver
figura 6)
12. El pescante de la figura 7 es homogéneo y pesa 500 kg. Halle la tensión del cable y las componentes
horizontal y vertical de la fuerza ejercida sobre el pescante en su extremo inferior.



Figura 6 Figura 7
25º

¾L L

2000N

65º 1000N

13. Uno de los extremos de una regla de 1 m está apoyado en una pared vertical como muestra la figura 8 y el
otro extremo está sostenido por una cuerda ligera que forma un ángulo con la regla. El coeficiente estático
Ө
entre la pared y el extremo de la regla es 0.3.
a. ¿Cuál es el valor máximo de Ө para que la regla permanezca en equilibrio?.
b. Sea Ө= 10º. A una distancia X de la pared se suspende de la regla un cuerpo del mismo peso
que está, como se indica en la figura por las líneas de trazos. ¿Cuál es el valor mínimo de X
para que la regla permanezca en equilibrio? (ver figura 8)

Figura 8

Ө

X

14. La figura 9 muestra a una grúa que soporta una carga de 10000 kg. La grúa se articula con un perno sin
fricción en A y descansa contra un soporte liso en B. Encuentre las fuerzas de reacción en A y B.

Figura 9
A

1m
B 3000kg 10000kg

2.00m
6.00m

EVALUACIÓN
Te invitamos que con el desarrollo de la guía vayas evaluando tu proceso de aprendizaje para que puedas
encontrar tus fortalezas y debilidades con ayuda del docente. El desarrollo de la guía, su presentación, entrega y
porcentaje de valoración cuantitativa será acordado con el profesor.

Como parte de tu autoevaluación y alcance de los indicadores de aprendizaje deberás poder responder para ti
mismo las siguientes cuestiones:

1. ¿Diferencio las tres leyes del movimiento de Newton?
2. ¿Entiendo y aplico las condiciones para el equilibrio de un cuerpo rígido?
3. ¿Reconozco las fuerzas presentes en un cuerpo en equilibrio estático?
4. ¿Realizo apropiadamente el diagrama de cuerpo libre para un cuerpo en equilibrio estático?



BIBLIOGRAFÍA
TEXTOS SUGERIDOS
1. SERWAY, Raymond. FISICA tomo I, Quinta edición. Ed. Mc Graw Hill.
2. GETTYS, W. Edward. FISICA tomo I. Ed. Mc Graw Hill.
3. FERDINAND,P. BEER. Mecánica Vectorial
TEXTOS COMPLEMENTARIOS
1. TIPLER, A, Física, tomo I y II.
2. TIPPENS, Física.
3. HOLLIDAY, R. Fisica, Parte I
4. ALONSO Y FINN. Mecánica.


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