momento de torsión

CAPÍTULO 5: EQUILIBRIO DE UN CUERPO RÍGIDO BAJO LA ACCIÓN DE FUERZAS COPLANARES 59

PROBLEMAS COMPLEMENTARIOS
5.12 [II]

Como se muestra en la figura 5-13, dos personas están sentadas en un carro que pesa 8 000 N. La persona en
el frente pesa 700 N y la que se encuentra en la parte posterior pesa 900 N. Sea L la separación entre las llantas delanteras y las traseras. El centro de gravedad selocaliza a una distancia de 0.400L detrás de las llantas
delanteras. ¿Qué fuerza soporta cada una de las llantas delanteras y cada una de las traseras si las personas
están sentadas sobre la línea central del carro?
Resp. 2.09 kN, 2.71 kN.

Figura 5-13

5.13 [I]

Dos personas sostienen de los extremos una viga uniforme que pesa 400 N. Si la viga forma un ángulo de
25.0° con lahorizontal, ¿qué fuerza vertical debe aplicar a la viga cada persona?
Resp. 200 N.

5.14 [II]

Repita el problema 5.13 si un niño de 140 N se sienta sobre la viga en un punto localizado a un cuarto de la
longitud de la viga, medido desde el extremo más bajo.
Resp. 235 N, 305 N.

5.15 [II]

En la figura 5-14 se muestra un polín uniforme que pesa 1 600 N. El polín está sujeto de un gozne en uno desus extremos y del otro tira una cuerda. Calcule la tensión FT en la cuerda y las componentes de la fuerza en
el gozne.
Resp. FT ϭ 0.67 kN, FRH = 0.67 kN, FRV ϭ 1.6 kN.

Cuerda

Figura 5-14

Figura 5-15

5.16 [II]

La viga uniforme que se muestra en la figura 5-15 pesa 500 N y sostiene una carga de 700 N. Calcule la tensión en la cuerda y la fuerza que ejerce la bisagra sobre la viga.Resp. 2.9 kN, 2.0 kN, a 35° por debajo
de la horizontal.

5.17 [II]

El brazo que se muestra en la figura 5-16 sostiene una esfera de 4.0 kg. La masa de la mano y del antebrazo
juntos es de 3.0 kg y su peso actúa en un punto a 15 cm del codo. Determine la fuerza ejercida por el músculo
bíceps.
Resp. 0.43 kN.

60 FÍSICA GENERAL

Triceps
Biceps
Radio
Cúbito

Figura 5-16

5.18[II]El móvil de la figura 5-17 cuelga en equilibrio. Consiste en objetos suspendidos por hilos verticales. El objeto 3 pesa 1.40 N
y cada una de las barras horizontales uniformes idénticas pesa
0.50 N. Calcule a) el peso de los objetos 1 y 2, y b) la tensión en
el hilo superior.
Resp. a) 1.5 N, 1.4 N; b) 5.3 N.

5.19[II]

Las bisagras de una puerta uniforme que pesa 200 N están separadas2.5 m. Una bisagra se encuentra a una distancia d de la
parte superior de la puerta y la otra a una distancia d de la base.
La puerta tiene un ancho de 1.0 m. La bisagra inferior sostiene
todo el peso de la puerta. Determine la fuerza que cada bisagra
aplica a la puerta.
Resp. La fuerza horizontal en la bisagra superior es de 40 N. La fuerza en la bisagra inferior es de
0.20 kN a 79° desde lahorizontal.

Figura 5-17

5.20 [III] La trabe uniforme de la figura 5-18 pesa 40 N y está sometida a las fuerzas que se indican. Encuentre la magnitud, ubicación y dirección de la fuerza necesaria para mantener a la trabe en equilibrio.
Resp. 0.11 kN, 0.68 L desde el extremo derecho, con un ángulo de 49°.

Figura 5-18

Figura 5-19

5.21 [III] El tablón uniforme de la figura 5-19, con 120N de peso, está suspendido por dos cuerdas, como se muestra.
A un cuarto de longitud, desde el extremo izquierdo, se suspende un objeto de 0.40 kN. Encuentre FT1, FT2 y
el ángulo ␪ que forma la cuerda izquierda con la vertical.
Resp. 0.19 kN, 0.37 kN, 14°.

CAPÍTULO 5: EQUILIBRIO DE UN CUERPO RÍGIDO BAJO LA ACCIÓN DE FUERZAS COPLANARES 61
5.22 [III] El pie de una escalera descansa contrauna pared y su parte superior está detenida por una cuerda, como se indica en la figura 5-20. La escalera pesa 100 N y el centro de gravedad se localiza a 0.40 de su longitud medido
desde el pie de la escalera. Un niño de 150 N se cuelga de un cable que se encuentra a 0.20 de la longitud de
la escalera medido desde el extremo superior. Calcule la tensión en la cuerda y las componentes de la...