Los documentos presentan 7 ejercicios de cálculo de fuerzas y momentos. En cada ejercicio se dan las fuerzas actuantes sobre un sistema y se pide calcular otras fuerzas o momentos. Se resuelven sistemáticamente aplicando las leyes de la estática y el cálculo vectorial.
DESCARGAR LIBRO DE ESTÁTICA - EL MEJOR Y MUY DIDACTICO.
PROBLEMAS RESUELTOS ______________________________________________
Ph.D. Genner Villarreal Castro
DESCARGARLO Y COMPARTE EL LIBRO.
Un collarín de 3 kg puede deslizarse sin fricción sobre una varilla vertical y descansa en equilibrio sobre un resorte. Se empuja hacia abajo, comprimiendo el resorte 150 mm y se suelta. Si se sabe que la constante del resorte es k=2,6 kN⁄m, determine:
La atura máxima h que alcanza el collarín sobre su posición de equilibrio.
La rapidez máxima del collarín.
DESCARGAR LIBRO DE ESTÁTICA - EL MEJOR Y MUY DIDACTICO.
PROBLEMAS RESUELTOS ______________________________________________
Ph.D. Genner Villarreal Castro
DESCARGARLO Y COMPARTE EL LIBRO.
Un collarín de 3 kg puede deslizarse sin fricción sobre una varilla vertical y descansa en equilibrio sobre un resorte. Se empuja hacia abajo, comprimiendo el resorte 150 mm y se suelta. Si se sabe que la constante del resorte es k=2,6 kN⁄m, determine:
La atura máxima h que alcanza el collarín sobre su posición de equilibrio.
La rapidez máxima del collarín.
La placa uniforme de 15kg está soldada al árbol vertical sujeto éste por los cojinetes A y B. Calcule la intensidad de la fuerza que soporta el cojinete B durante la aplicación del par de 120Nm al árbol.
El cable CD impide el giro de la placa y del árbol y el peso del conjunto lo soporta completamente el cojinete en A
ROMPECABEZAS DE ECUACIONES DE PRIMER GRADO OLIMPIADA DE PARÍS 2024. Por JAVIE...JAVIER SOLIS NOYOLA
El Mtro. JAVIER SOLIS NOYOLA crea y desarrolla el “ROMPECABEZAS DE ECUACIONES DE 1ER. GRADO OLIMPIADA DE PARÍS 2024”. Esta actividad de aprendizaje propone retos de cálculo algebraico mediante ecuaciones de 1er. grado, y viso-espacialidad, lo cual dará la oportunidad de formar un rompecabezas. La intención didáctica de esta actividad de aprendizaje es, promover los pensamientos lógicos (convergente) y creativo (divergente o lateral), mediante modelos mentales de: atención, memoria, imaginación, percepción (Geométrica y conceptual), perspicacia, inferencia, viso-espacialidad. Esta actividad de aprendizaje es de enfoques lúdico y transversal, ya que integra diversas áreas del conocimiento, entre ellas: matemático, artístico, lenguaje, historia, y las neurociencias.
ACERTIJO DE CARRERA OLÍMPICA DE SUMA DE LABERINTOS. Por JAVIER SOLIS NOYOLAJAVIER SOLIS NOYOLA
El Mtro. JAVIER SOLIS NOYOLA, crea y desarrolla ACERTIJO: «CARRERA OLÍMPICA DE SUMA DE LABERINTOS». Esta actividad de aprendizaje lúdico que implica de cálculo aritmético y motricidad fina, promueve los pensamientos lógico y creativo; ya que contempla procesos mentales de: PERCEPCIÓN, ATENCIÓN, MEMORIA, IMAGINACIÓN, PERSPICACIA, LÓGICA LINGUISTICA, VISO-ESPACIAL, INFERENCIA, ETCÉTERA. Didácticamente, es una actividad de aprendizaje transversal que integra áreas de: Matemáticas, Neurociencias, Arte, Lenguaje y comunicación, etcétera.
Today is Pentecost. Who is it that is here in front of you? (Wang Omma.) Jesus Christ and the substantial Holy Spirit, the only Begotten Daughter, Wang Omma, are both here. I am here because of Jesus's hope. Having no recourse but to go to the cross, he promised to return. Christianity began with the apostles, with their resurrection through the Holy Spirit at Pentecost.
Hoy es Pentecostés. ¿Quién es el que está aquí frente a vosotros? (Wang Omma.) Jesucristo y el Espíritu Santo sustancial, la única Hija Unigénita, Wang Omma, están ambos aquí. Estoy aquí por la esperanza de Jesús. No teniendo más remedio que ir a la cruz, prometió regresar. El cristianismo comenzó con los apóstoles, con su resurrección por medio del Espíritu Santo en Pentecostés.
1. Ejercicio 1
El tornillo de la prensa ajustable en forma de C ejerce una fuerza vertical de 𝑭 = 𝟖𝟎𝟎 𝑵 en 𝑨 sobre el bloque fijador
𝑩. Determine las fuerzas que ejerce el bloque sobre el tubo liso en 𝑪 y 𝑫 y la fuerza que ejerce el tubo sobre el cojín
𝑷. Desprecie los pesos tanto del bloque como del tubo.
𝑅 𝑐 cos 30° = 𝑅 𝐷 cos 30°
𝑅 𝑐 = 𝑅 𝐷
𝑅 𝑐 sen 30° + 𝑅 𝐷 sen 30° = 800
𝑅 𝑐 (
1
2
) + 𝑅 𝑐 (
1
2
) = 800
𝑅 𝑐 = 800 𝑁
𝑅 𝐷 = 800 𝑁
𝑹 𝑷 = 𝟖𝟎𝟎 𝑵
2. Ejercicio 2
Se tiene una placa donde se dan las coordenadas de las intersecciones de CD y AB con los planos x-y e y-z expresadas
en metros. Determinar el momento de la tensión de 5000 N del cable respecto a C.
𝑟⃗𝐶𝐴 = 𝐴 − 𝐶 = (0, 1.5, 0.9) − (1.2, 1.8, 0) = (−1.2, −0.3, 0.9)
𝑇⃗⃗ = 𝑇 𝑢⃗⃗⃗⃗
𝑢⃗⃗ =
𝐴𝐵⃗⃗⃗⃗⃗⃗
|𝐴𝐵⃗⃗⃗⃗⃗⃗|
𝐴𝐵⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = 𝐵 − 𝐴 = (1.8, 0.9, 0) − (0, 1.5, 0.9) = (1.8, −0.6, −0.9)
|𝐴𝐵⃗⃗⃗⃗⃗⃗| = √(1.8)2 + (−0.6)2 + (−0.9)2 = 2.1
𝑢⃗⃗ =
(1.8, −0.6, −0.9)
2.1
𝑇⃗⃗ = 5000
(1.8, −0.6, −0.9)
2.1
=
5000
2.1
(1.8, −0.6, −0.9)
𝑀 𝐶 = 𝑟⃗𝐶𝐴 × 𝑇⃗⃗ =
5000
2.1
|
𝑖⃗⃗ 𝑗⃗⃗⃗ 𝑘⃗⃗⃗⃗
−1.2 −0.3 0.9
1.8 −0.6 −0.9
|
𝑀 𝐶 =
5000
2.1
(0.81 𝑖⃗⃗ + 0.54 𝑗⃗⃗⃗ + 1.26 𝑘⃗⃗⃗⃗)
𝑴 𝑪 =
𝟓𝟎𝟎𝟎
𝟕
(𝟐𝟕 𝒊⃗⃗⃗ + 𝟏𝟖 𝒋⃗⃗⃗ + 𝟒𝟐 𝒌⃗⃗⃗⃗) 𝑵 𝒎
3. Ejercicio 3
Tratando de derribar una rama casi aserrada, el podador tira con una fuerza de 400 N de la cuerda enlazada en A a la
rama. Hallar el momento respecto al punto C de la fuerza que se ejerce sobre la rama y consignar el módulo de ese
momento.
𝑟⃗𝐶𝐴 = 𝐴 − 𝐶 = (0, 8, 11) − (0, 2, 8) = (0, 6, 3)
𝑇⃗⃗ = 𝑇 𝑢⃗⃗⃗⃗
𝑢⃗⃗ =
𝐴𝐵⃗⃗⃗⃗⃗⃗
|𝐴𝐵⃗⃗⃗⃗⃗⃗|
𝐴𝐵⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = 𝐵 − 𝐴 = (6, 10, 2) − (0, 8, 11) = (6, 2, −9)
|𝐴𝐵⃗⃗⃗⃗⃗⃗| = √(0)2 + (2)2 + (−9)2 = 11
𝑢⃗⃗ =
(6, 2, −9)
11
𝑇⃗⃗ = 400
(6, 2, −9)
11
=
400
11
(6, 2, −9)
𝑀 𝐶 = 𝑟⃗𝐶𝐴 × 𝑇⃗⃗ =
400
11
|
𝑖⃗⃗ 𝑗⃗⃗⃗ 𝑘⃗⃗⃗⃗
0 6 3
6 2 −9
|
𝑀 𝐶 =
400
11
(−60 𝑖⃗⃗ + 18 𝑗⃗⃗⃗ − 36 𝑘⃗⃗⃗⃗)
|𝑀 𝐶| =
400
11
√(−60)2 + (18)2 + (−36)2
|𝑀 𝐶| = 2 627.3 𝑁𝑚
𝑀 𝐶 =
5000
7
(27 𝑖⃗⃗ + 18 𝑗⃗⃗⃗ + 42 𝑘⃗⃗⃗⃗) 𝑁𝑚
𝑴 𝑪 = −𝟐𝟏𝟖𝟏. 𝟖 𝒊⃗⃗⃗ + 𝟔𝟓𝟒. 𝟓𝟓 𝒋⃗⃗⃗ − 𝟏𝟑𝟎𝟗 𝒌⃗⃗⃗⃗ 𝑵𝒎
4. Ejercicio 4
Las dos fuerzas que actúan sobre los mangos de las llaves para tubos constituyen un par M. Expresar éste en forma de
vector.
𝑟⃗𝐴𝐵 = 𝐵 − 𝐴 = (−0.15, −0.25, 0) − (0, 0.25, 0) = (−0.15, −0.5, 0) = −0.15 𝑖⃗⃗ − 0.5 𝑗⃗⃗⃗
𝐹⃗1 = 150 𝑘⃗⃗⃗⃗ 𝑁
𝑀 = 𝑟⃗𝐴𝐵 × 𝐹⃗1 = (−0.15 𝑖⃗⃗ − 0.5 𝑗⃗⃗⃗ ) × 150 𝑘⃗⃗⃗⃗
𝑀 = 22.5 𝑗⃗⃗⃗ − 75 𝑖⃗⃗
𝑴 = −𝟕𝟓 𝒊⃗⃗⃗ + 𝟐𝟐. 𝟓 𝒋⃗⃗⃗ 𝑵𝒎
Ejercicio 5
La fresa especial está sometida a la fuerza de 1200 N y al par de 240 N m que se muestran. Hallar el momento de este
sistema respecto al punto O.
𝐹⃗ = 240 sin 30 𝑗⃗⃗⃗ − 240 cos30 𝑘⃗⃗⃗⃗
𝐹⃗ = 120 𝑗⃗⃗⃗ − 120√3 𝑘⃗⃗⃗⃗
𝑀 𝑂 = 𝑀 + 𝑟⃗𝑂𝐴 × 𝐹⃗ = 120 𝑗⃗⃗⃗ − 120√3 𝑘⃗⃗⃗⃗ − 150 𝑖⃗⃗ + 120√3 𝑗⃗⃗⃗ + 120 𝑘⃗⃗⃗⃗
𝑴 𝑶 = −𝟏𝟓𝟎 𝒊⃗⃗⃗ + 𝟏𝟐𝟎(𝟏 + √𝟑) 𝒋⃗⃗⃗ + 𝟏𝟐𝟎(𝟏 − √𝟑) 𝒌⃗⃗⃗⃗ 𝑵𝒎
7. Ejercicio 8
Representar la resultante del sistema de fuerzas que actúa sobre el conjunto de tubos mediante un sistema fuerza-par
en A.
𝐹⃗1 = 120 𝑖⃗⃗ 𝑁
𝐹⃗2 = −100 𝑘⃗⃗⃗⃗ 𝑁
𝐹⃗3 = −180 𝑗⃗⃗⃗ 𝑁
𝐹⃗4 = 160 sen 25° 𝑖⃗⃗ + 160 cos 25° 𝑘⃗⃗⃗⃗ 𝑁
𝐹⃗5 = −160 sen 25° 𝑖⃗⃗ − 160 cos 25° 𝑘⃗⃗⃗⃗ 𝑁
𝑅⃗⃗ = 𝐹⃗1 + 𝐹⃗2 + 𝐹⃗3 + 𝐹⃗4 + 𝐹⃗5 + 𝐹⃗6
𝑅⃗⃗ = 120 𝑖⃗⃗ − 100 𝑘⃗⃗⃗⃗ − 180 𝑗⃗⃗⃗ 160 sin 25 𝑖⃗⃗ + 160 cos 25° 𝑘⃗⃗⃗⃗ − 160 sin 25 𝑖⃗⃗ − 160 cos 25° 𝑘⃗⃗⃗⃗
𝑹⃗⃗⃗ = 𝟏𝟐𝟎 𝒊⃗⃗⃗ − 𝟏𝟖𝟎 𝒋⃗⃗⃗ − 𝟏𝟎𝟎 𝒌⃗⃗⃗⃗
𝑟⃗⃗⃗ = (0.3 − 0.1 cos 25° , 0.2, 0.1 sen 25°) − (0.3 + 0.15 cos 25° , 0.2, −0.15 sen 25°)
𝑟⃗⃗⃗ = (−0.25 cos 25° , 0, 0.25 sen 25°)
𝑀 = 𝑟⃗ × 𝐹⃗4 = |
𝑖⃗⃗ 𝑗⃗⃗⃗ 𝑘⃗⃗⃗⃗
−0.25 cos25° 0 0.25 sen 25°
160 sen 25° 0 160 cos 25°
|
𝑀 = 40 𝑗⃗⃗⃗
𝑟⃗1 = 0.25 𝑘⃗⃗⃗⃗
𝑟⃗2 = 0.3 𝑖⃗⃗
𝑀⃗⃗⃗𝐴 = 𝑟⃗1 × 𝐹⃗1 + 𝑟⃗2 × 𝐹⃗2 + 𝑀 + 50 𝑘⃗⃗⃗⃗
𝑀⃗⃗⃗𝐴 = 0.25 𝑘⃗⃗⃗⃗ × (120 𝑖⃗⃗) + 0.3 𝑖⃗⃗ × (−100 𝑘⃗⃗⃗⃗) + 40 𝑗⃗⃗⃗ + 50 𝑘⃗⃗⃗⃗
𝑴⃗⃗⃗⃗ 𝑨 = 𝟏𝟎𝟎 𝒋⃗⃗⃗ + 𝟓𝟎 𝒌⃗⃗⃗⃗ 𝑵𝒎
8. Ejercicio 9
Al espárrago B del soporte rígido se aplica un par del sentido que se indica y de momento 290 Nm junto con las dos
fuerzas indicadas. Si se aplicaran las dos fuerzas en A en vez de en B, calcular el momento resultante M (incluido en
par dado) aplicado en B que compensara totalmente el traslado de las fuerzas en lo que concierne a la respuesta del
soporte como cuerpo rígido.
𝐹⃗1 = −900 𝑗⃗⃗⃗ 𝑁
𝐹⃗2 = −1250 cos60° 𝑖⃗⃗ − 1250 sen 60° 𝑗⃗⃗⃗ 𝑁
𝐹⃗2 = −625 𝑖⃗⃗ − 625 √3 𝑗⃗⃗⃗ 𝑁
𝑟⃗⃗⃗ = 0.3 𝑖⃗⃗ − 0.275 𝑗⃗⃗⃗ + 0.45 𝑘⃗⃗⃗⃗
𝑀 = 𝑟⃗⃗⃗ × 𝐹⃗1 + 𝑟⃗⃗⃗ × 𝐹⃗2 + 290 𝑖⃗⃗
𝑀 = (0.3 𝑖⃗⃗ − 0.275 𝑗⃗⃗⃗ + 0.45 𝑘⃗⃗⃗⃗) × (−900 𝑗⃗⃗⃗) + |
𝑖⃗⃗ 𝑗⃗⃗⃗ 𝑘⃗⃗⃗⃗
0.3 −0.275 0.45
−625 −625√3 0
| + 290 𝑖⃗⃗
𝑀 = −270 𝑘⃗⃗⃗⃗ + 405 𝑖⃗⃗ + 281.25√3 𝑖⃗⃗ − 281.25 𝑗⃗⃗⃗ − (187.5√3 + 171.875) 𝑘⃗⃗⃗⃗ + 290 𝑖⃗⃗
𝑴 = 𝟏𝟏𝟖𝟐. 𝟏𝟒 𝒊⃗⃗⃗ − 𝟐𝟖𝟏. 𝟐𝟓 𝒋⃗⃗⃗ − 𝟕𝟔𝟔. 𝟔𝟑 𝒌⃗⃗⃗⃗
9. Ejercicio 10
El motor de 30 Kb está montado sobre el soporte y su eje resiste el empuje de 15 kp y el par de 2,5 m kp aplicados a
él. Determinar la resultante del sistema de fuerzas indicado, en función de una fuerza R en A y un par M.
𝐹⃗1 = −15 𝑖⃗⃗ 𝑘𝑝
𝐹⃗2 = −20 𝑘⃗⃗⃗⃗ 𝑘𝑝
𝑅⃗⃗⃗⃗ = 𝐹⃗1 + 𝐹⃗2
𝑅⃗⃗⃗⃗ = −15 𝑖⃗⃗ − 20 𝑘⃗⃗⃗⃗ 𝑘𝑝
𝑟⃗⃗⃗ = 0.075 𝑖⃗⃗ + 0.2 𝑗⃗⃗⃗ + 0.025 𝑘⃗⃗⃗⃗
𝑀 = 𝑟⃗⃗⃗ × 𝐹⃗1 + 𝑟⃗⃗⃗ × 𝐹⃗2 − 2.5 𝑖⃗⃗
𝑀 = 𝑟⃗⃗⃗ × 𝑅⃗⃗⃗⃗ − 2.5 𝑖⃗⃗
𝑀 = (0.075 𝑖⃗⃗ + 0.2 𝑗⃗⃗⃗ + 0.025 𝑘⃗⃗⃗⃗) × (−15 𝑖⃗⃗ − 20 𝑘⃗⃗⃗⃗ ) − 2.5 𝑖⃗⃗
𝑀 = 3 𝑘⃗⃗⃗⃗ − 0.375 𝑗⃗⃗⃗ + 1.5 𝑗⃗⃗⃗ − 5 𝑖⃗⃗ − 2.5 𝑖⃗⃗
𝑴 = −𝟕. 𝟓 𝒊⃗⃗⃗ + 𝟏. 𝟏𝟐𝟓 𝒋⃗⃗⃗ + 𝟑 𝒌⃗⃗⃗⃗ 𝒌𝒑 𝒎
14. Ejercicio 13
Calcular el momento Mo de la fuerza de 350 N respecto al punto O de la base del robot si 𝜽 = 𝟐𝟎°.
𝑀 𝑂 = (350 cos20°)(0.965)
𝑴 𝑶 = 𝟑𝟏𝟕. 𝟑𝟖 𝑵𝒎
Ejercicio 14
El sistema de cables poleas mostrado soporta la mitad del peso de 600 lb de la plataforma de trabajo. Si la fuerza
ejercida hacia arriba en E por el cable EF la fuerza hacia arriba ejercida en G por el cable GH se representa con una sola
fuerza equivalente F, ¿cuál es el valor de F y en qué punto corta su línea de acción al eje x?
𝐹 =
600
2
𝑙𝑏
𝑭 = 𝟑𝟎𝟎 𝒍𝒃
𝑆𝑒 𝑢𝑏𝑖𝑐𝑎 𝑎 4 𝑝𝑖𝑒𝑠 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑢𝑛𝑡𝑜 𝐴 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑒𝑗𝑒 𝑥.
15. Ejercicio 15
Reemplazar las fuerzas y los pares que se muestran actuando sobre el aparato por una única fuerza. Precisar la línea
de acción de esta fuerza.
𝐹⃗1 = −1000 𝑘⃗⃗⃗⃗ 𝑁
𝐹⃗2 = 500 𝑘⃗⃗⃗⃗ 𝑁
𝐹⃗3 = −500 𝑘⃗⃗⃗⃗ 𝑁
𝑅⃗⃗⃗⃗ = 𝐹⃗1 + 𝐹⃗2 + 𝐹⃗3
𝑹⃗⃗⃗⃗ = −𝟏𝟎𝟎𝟎 𝒌⃗⃗⃗⃗ 𝑵
𝑟⃗ = 0.9 𝑖⃗⃗
𝑀 = 𝑟⃗ × 𝐹⃗2 = 0.9 𝑖⃗⃗ × (500 𝑘⃗⃗⃗⃗ )
𝑀 = −450 𝑗⃗⃗⃗ 𝑁𝑚
𝑟⃗1 = −3 𝑖⃗⃗ + 12 𝑗⃗⃗⃗
𝑀 𝑂 = 𝑟⃗ × 𝐹⃗1 + M + 140 𝑗⃗⃗⃗
𝑀 𝑂 = (−3 𝑖⃗⃗ + 12 𝑗⃗⃗⃗ ) × (−1000 𝑘⃗⃗⃗⃗) − 450 𝑗⃗⃗⃗ + 140 𝑗⃗⃗⃗
𝑀 𝑂 = 3000 𝑗⃗⃗⃗ − 12 000 𝑖⃗⃗ − 450 𝑗⃗⃗⃗ + 140 𝑗⃗⃗⃗
𝑴 𝑶 = −𝟏𝟐 𝟎𝟎𝟎 𝒊⃗⃗⃗ + 𝟐𝟔𝟗𝟎 𝒋⃗⃗⃗ 𝑵𝒎