Fisica

TERCERA PARTE
Guía de Actividades Nº 7:
ROTACIÓN DE CUERPOS RÍGIDOS
7-1. Calcula el momento de torsión (magnitud y dirección) respecto del punto O debido a la fuerza F en
cada una de las situaciones mostradas en la Figura 7-1. En todos los casos, la fuerza F y la varilla están
en el plano de la página, la varilla mide 4,0 m de largo y la fuerza tiene magnitud F = 10 N.
O

O

(a)

90°
90
°

O

(b)

F

126,9
°

F
F
O

F

(c)

(d)
Figura 7-1 1

7-2. Una rueda de masa m y radio R (Figura 7-2) descansa sobre
una superficie horizontal, apoyada contra un escalón de altura h
con h < R. La rueda ha de subir el escalón mediante una fuerza F
aplicada al eje de la rueda. Demuestra que la fuerza F necesaria
para que la rueda suba el escalón es igual a:
m . g .[ h. ( 2 . R - h)] ½ .
(R - h)

R

F

h

Figura 7-2

7-3. La puerta del corral de la Figura 7-3 tiene 4,00 m de ancho y 2,00 m de altura y pesa 500 N; su
centro de masa está en su centro geométrico, y tiene bisagras en A y B. Para aliviar la tensión en la
bisagra superior, se instala el alambre CD. La tensión en CD se aumenta hasta que la fuerza horizontal en
la bisagra A es cero.a) ¿Qué tensión hay en el alambre CD?
b) ¿Qué magnitud tiene la componente horizontal de la fuerza en la bisagra B?
c) ¿Qué fuerza vertical combinada ejercen las bisagras A y B?
7-4. Verificar que la tensión del cable de la Figura 7-4 es igual a 2000 N. Si el cuerpo A pesa 800 N y el
puntal pesa 400 N y su centro de masa se encuentra en su punto medio.
D

30°

30°

cm
4,0 m

C

4,0m

2,00 m

A

A

B

Figura 7-4

4,00 m

Figura 7- 3
Guía de Actividades

37

AÑO: 2013

7-5. Una puerta de cochera está montada en un riel
superior (ver Figura 7-5). Las ruedas en A y B se oxidaron,
de modo que no ruedan, sino que se deslizan sobre el riel.
El coeficiente de fricción cinética es de 0,520. La distancia
entre las ruedas es de 2,00 m, y cada una está a 0,50m del
borde vertical de la puerta. La puerta es uniforme y pesa
950 N. Una fuerza horizontal F, la empuja hacia la izquierda
con rapidez constante,
a) Si la distancia h es de 1,60 m, ¿qué componente
vertical de fuerza ejerce el riel sobre cada rueda?
b) Calcula el valor máximo que puede tener h para
que una rueda no se levante del riel.

0,50

2,00 m

0,50

A

h/2

B

h

cmh/2

B

F
1,50 m

1,50 m

Figura 7-5

7-6. En el problema anterior verifica que la suma de los momentos respecto del centro de masa es nulo
(utiliza las componentes verticales evaluadas en el punto a) de dicho problema)
7-7. Una escalera homogénea de masa m y longitud L está apoyada en el piso y en una pared vertical,
formando un ángulo θ con la pared.
a) Has el diagrama de cuerpolibre de la escalera y plantear las condiciones de equilibrio. ¿El número
de incógnitas y de ecuaciones permite resolver el problema?
b) Considera despreciable el rozamiento contra la pared, y un coeficiente de rozamiento estático μe
contra el piso. Calcula el ángulo límite con que puede ubicarse la escalera, para que ésta no deslice
sobre el piso.
c) Siendo el rozamiento contra la pareddespreciable, se coloca la escalera de longitud L=10 m y m=10
kg, formando un ángulo θo = 30o. Determina si la escalera permanece en equilibrio, para un coeficiente
de rozamiento estático μe = 0,2 y otro de 0,4. Si está en equilibrio, ¿cuánto
valen la fuerza de reacción del piso y de la pared?
7-8. Simula ambas situaciones planteadas en el ítem c) del problema
anterior, con un coeficiente derozamiento cinético μc = 0,4.
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/solido/din_rotacion/escalera1/escalera
1.htm#Escalera%20apoyada%20en%20dos%20paredes%20perpendiculares
7-9. Dos esferas uniformes de 75,0 g y 2,00 cm de diámetro se apilan como
se muestra en la Figura 7-6, en un recipiente de 3,00 cm de ancho. Calcula
la fuerza que el recipiente ejerce sobre las esferas en los únicos puntos de...