FISICACOMUN7

Fuerza y movimiento III

Gua Cursos Anuales

FS-7

Ciencias Plan Comn

Fsica2008

CEPECH Preuniversitario, Edicin 20082


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Introduccin:

La presente gua tiene por objetivo proporcionarte distintas instancias didcticas relacionadas con el proceso de aprendizaje-enseanza. Como cualquier otro material didctico requiere de la mediacin del profesor y de tu estudio sistemtico.

Resolvers 20 ejercicios relacionados con los siguientes contenidos:

Torque

Estos contenidos los encontrars en el captulo 2 del libro ciencias plan comn, desde la pgina 61 hasta la pgina 63.

Habilidades de la clase

Conocimiento: conocer informacin explcita que no implica un mayor manejo de contenidos, se re ere al dominio conceptual de los contenidos

Comprensin: adems del reconocimiento explcito de la informacin, sta debe ser relacionada para manejar el contenido evaluado.

Aplicacin: es el desarrollo prctico tangible de la informacin que permite aplicar los contenidos asimilados.

Anlisis: es la ms compleja de las habilidades evaluadas. Implica reconocer, comprender, interpretar e inferir informacin a partir de datos que no necesariamente son de conocimiento directo.

Es fundamental que escuches atentamente la explicacin de tu profesor, ya que la P.S.U. no es slo dominio de conocimientos, sino tambin dominio de habilidades.





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Gua Cursos Anuales Fsica 2008

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Ideas fuerza

Las ideas fuerza constituyen la enunciacin de los contenidos de la clase y sus caractersticas fundamentales, es importante que como ejercicio de auto evaluacin, compruebes al nal de cada sesin si realmente lograste entender cada contenido.

Torque: se le denomina a la accin rotatoria que produce o intenta producir una determinada fuerza.

Lminas Power Point

A continuacin encontrars las lminas correspondientes a la presentacin Power Point que se desarrollar en la clase, de este modo podrs complementar tus apuntes de manera ms e caz.

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CONCEPTOS PREVIOS

Cuerpo rgido es aquel en que las posicionesrelativas de sus partculas no cambian. En efecto,aunque ste sea sometido a la accin de fuerzasexternas, mantiene invariable su forma y volumen.

rgido Cuerpo rgido no Cuerpo



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ACCIN DE UNA FUERZA ENUN CUERPO RGIDO

Una fuerza aplicada aun cuerpo rgidopuede producir una

traslacin

rotacin

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CONVENCIN DE SIGNOS

Si por la aplicacin deun torque el cuerpotiende a girar ensentido contrario a lasmanecillas del reloj, eltorque es positivo.sentido de lasmanecillas del reloj, eltorque es negativo.A menos que seindique lo contrario

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TORQUE(MOMENTO DE UNA FUERZA)

La aplicacin de unafuerza perpendicular auna distancia (brazo) deleje de rotacin fijoproduce un torque. Semanifiesta en la rotacindel objeto.

rF =rotacin de Eje

F

r

Unidades para torqueS.I.: (N m)C.G.S.:(dina cm)





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CONSIDERACIONES PARA LAFUERZA APLICADA

Si la fuerza no es perpendicular al radio, sloproduce torque la componente perpendicular aste.

rFcos =

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EQUILIBRIO DE UN CUERPO RGIDO

El equilibrio rotacionalde un cuerpo rgido seobtiene por laaplicacin de dos oms torques, de modoque el torqueresultante sea nulo

0=

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

FUERZAS QUE NO PRODUCENTORQUE

No produce torqueuna fuerza si esaplicadaparalela al brazo.

en el eje de rotacin.



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SNTESIS DE LA CLASE

Brazo ceroBrazo cero

TienenTienen MagnitudMagnitud

DireccinDireccin

Las FuerzasLas Fuerzas ProducenProducen

TraslacinTraslacin

Es nulo cuandoEs nulo cuando

TorqueTorque

La fuerza se aplica La fuerza se aplica paralela al brazoparalela al brazo

Tabla Trigonomtrica bsica

0 30 45 60 90

seno 0 1/2 1

coseno 1 1/2 022

22

32

32





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Fuerza y movimiento 3

1. La puerta giratoria de un edi cio en cierto instante queda detenida debido a la accin de las fuerzas que indica la gura. A qu distancia se aplic la carga P/2?

A) L

X 2L

PP2

0

B) 2LC) 3LD) 4LE) 5L

2. En un balancn tres nios: A, B y C se sitan de tal manera que en cierto momento ste se equilibra horizontalmente debido a la accin de sus pesos ubicados a cierta distancia del eje de rotacin. Cul es la distancia x a la que se encuentra el nio C?

A) L

PC=100[N] P

A=140[N]

PB=120[N]

X L 2LB) 2L C) 3LD) 4LE) 5L

Enunciado para las preguntas 3, 4 y 5: La gura muestra una barra rgida que puede girar en torno a: O, A y B, segn se indique. La relacin entre las masas es m

1 = 3m

2. Se considera

positivo el sentido horario de rotacin.

3. El torque respecto al punto O es:

O

2rA B

r

m1

m2

I. = gr(2m - m )2 1II. = - m gr

2

III. = - 13

m gr1

A) Slo IB) Slo IIC) Slo IIID) Slo I y IIE) I, II y III



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4. El torque respecto al punto A es:

I. = 3m2gr

II. = m1gr

III. = -3m1gr


5. El torque respecto al punto B es:

I. = -3m1gr

II. = -9m2gr

III. = 9m2gr

A) Slo IB) Slo IIC) Slo IIID) Slo I y IIE) Slo I y III

6. Una regla est apoyada sobre el borde una mesa, de tal manera que se equilibra horizontalmente debido a la fuerza F y a su peso P, como muestra la gura. Cul es la expresin que determina la distancia d respecto a O para mantener la regla en equilibrio?

A) F L

2 F - P

( )

B) F L

2 F + P

( )

d

L2

L2F

P

O

C) P LF - P

D) F L2F - P

E) F L2P





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7. La palanca para moler nueces de la gura trabaja de tal forma que rota respecto al punto 0, jo al plano horizontal. Cul es la resistencia R que presenta la nuez si la fuerza F aplicada en el extremo de la prensa es de 10[N]?

A) 5[N]B) 10[N]

R 5L

L F

0

C) 30[N]D) 45[N]E) 60[N]

8. La gra de la gura resiste un peso mximo P. De acuerdo a las dimensiones indicadas, el mximo contrapeso P

m , en funcin de P, que debe colocarse en el punto B para que la gra

permanezca en equilibrio debe ser:

A) 3P m

Pm

B

5L

P

L

B) 5PC) 8PD) 10PE) 15P

9. Respecto a la puerta giratoria de centro 0 de la gura, se puede a rmar que si se aplica una fuerza de

I. 5 [N] hacia arriba en A, su torque neto ser de 2,5 [Nm] en sentido horario.II. 3[N] hacia arriba en B y 3[N] hacia abajo en C, su torque neto ser de 2,25 [Nm] en

sentido antihorario.III. 5[N] hacia abajo en A, 3[N] hacia arriba en B y 10[N] horizontales en C su torque neto ser

de 4,75 [Nm] en sentido antihorario.

Es (son) verdadera(s)

0,5[m] 1,5[m]

0,25[m]

A 0 B C

A) Slo IB) Slo IIC) Slo IIID) Slo I y IIE) Slo I y III



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10. En el caso de la puerta giratoria anterior, si el mdulo del torque mnimo para producir la rotacin es de 8[N m], con cules combinaciones se puede lograr la rotacin de la puerta?

I. 4[N] en A hacia arriba y 4[N] en C hacia abajo.II. 6[N] en A hacia abajo y 4[N] en C hacia arriba. III. 4[N] en A hacia arriba y 6[N] en C hacia arriba.

Es (son) verdadera(s)

A) Slo IB) Slo IIC) Slo IIID) Slo I y IIE) Slo II y III

11. Se aplica una Fuerza perpendicular F a una distancia R, produciendo un torque T. Si se triplica el radio R y la fuerza F disminuye a la mitad, entonces el nuevo torque es

A) 3TB) T/2C) 2/3TD) 3/2TE) T

12. Se puede asegurar, que la barra de la gura est en equilibrio si:

I. F1 = F

2 y d

1 = d

2

F2

F1

d1

d2

II. 1 =

2III. F

1 > F

2 y d

1 < d

2






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Enunciado para las preguntas 13, 14 y 15: La gura muestra una barra rgida que puede girar en torno a un eje O. Una fuerza F

1 cuyo mdulo es 20 [N], se aplica en el punto A, siendo

OA =60 cm, una fuerza F2

, de mdulo 30 [N] se aplica en el punto B, siendo OB =30 cm.

13. Determine el torque generado por F1, respecto de O

A) 1200 [Nm]B) 12 [Nm]C) 12 [Nm]D) 1200 [Nm]E) 0 [Nm]

14. Determine el torque generado por F2 , respecto de O

A) 450 [Nm]B) 4,5 [Nm]C) 4,5 [Nm]D) 450 [Nm]

E) [Nm]

15. La barra se mantiene en equilibrio si, adems, se aplica una fuerza perpendicular:

I. Hacia arriba de 25 [N] en BII. Hacia arriba de 12,5 [N] en AIII. Hacia arriba de 75 [N] a 10 cm de O


60 F2

F1

A

B O

9

23



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16. En el balancn de la gura producen torque las fuerzas:

I. F1

II. F2 F

1

F2

F3

III. F3


17. Una persona cierra una puerta de 1 metro de ancho, aplicando una fuerza, perpendicular a ella, de 40 [N] a 90 [cm] de su eje de rotacin. El mdulo del torque aplicado es:

A) 3600 [Nm]B) 360 [Nm]C) 36 [Nm]D) 3,6 [Nm]E) 0,36 [Nm]

18. Para el problema anterior, otra persona trata de evitar que la puerta sea cerrada, aplicando una fuerza, tambin perpendicular, de 10 [N]. A qu distancia del eje de giro debe aplicarla?

A) 0,36 [cm]B) 3,6 [cm]C) 36 [cm]D) 72 [cm]E) No puede contrarrestar el otro torque.

19. Para que el sistema est en equilibrio rotacional, se debe cumplir que:

A) m1 = 2m

2 + 6m

3

B) m1 = 2m

2 + 4m

3

m2m1 m32rrr/2

C) m1 = 6(m

2 + m

3)

D) m1 = m

2 + m

3E) m

1 = 3(m

2 + m

3)





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20. Una persona ejerciendo una fuerza de F = 100 [N] en el extremo, sostiene en equilibrio horizontalmente una barra de 1 metro de longitud, rgida y de peso despreciable. La barra es articulada en el punto O y de ella cuelga un peso de 400 [N], como muestra la gura. Determine la distancia del peso al eje de giro.

A) 10 [cm]B) 20 [cm]

O

FC) 25 [cm]D) 40 [cm]E) 50 [cm]



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OJO CON...

Anota aqu tus respuestas y cotjalas con la explicacin de

tu profesor; es importante que adems de la clave correcta

te jes en la habilidad que ests desarrollando, para esto te

proporcionamos un cuadro explicativo de habilidades en tu

libro Cepech pg. 8.

Pregunta Alternativa Habilidad

1 Aplicacin

2 Aplicacin

3 Anlisis

4 Anlisis

5 Anlisis

6 Aplicacin

7 Aplicacin

8 Aplicacin

9 Anlisis

10 Anlisis

11 Anlisis

12 Anlisis

13 Aplicacin

14 Aplicacin

15 Aplicacin

16 Comprensin

17 Aplicacin

18 Anlisis

19 Aplicacin

20 Aplicacin





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Durante la prxima clase se revisarn los siguientes contenidos: Momentum Impulso Conservacin de la cantidad de movimiento

Desde la pgina 64 hasta la pgina 69 de tu libro Cepech.

Prepara tu prxima clase

SOLUCIONARIO GUIA FS07

1. La alternativa correcta es D

4Lx2Lpx2p ==

2. La alternativa correcta es E

5L100

500Lx500L100x

3L120L140x100

===

+=


)mgr(2mrgmgr2m

rgm2rgmI)

12

12

12

===

grm)3mgr(2m3mm

)mgr(2mII)222

21

12 ==

==

grm31)m

3mgr(2

3m

m3mm

)mgr(2mIII)11

11

221

12 ==

===

4. La alternativa correcta es D I. La nica fuerza que produce torque es y su radio es 3r, luego gm2

gr3m3rgm 22 == II. grmgr

3m3

3m

m3mm

gr3m1

11

221

2 ==

===

5. La alternativa correcta es D I. La nica fuerza que produce torque es y su radio es 3r, luego gm1

gr3m3rgm 11 == II. grm9gr3m3

3mmgr3m

2221

1 ==

==

6. La alternativa correcta es B

dP)2(F

FL

P)d(F2

FL

PdFd2

FL

PdFd2

FL

Pdd2LF

=+

+=+=

=

=


Por equilibrio rotacional, la suma de los torques debe ser cero, luego:

[ ]N60R6L10RL

==

8. La alternativa correcta es B

5PP5LPLP

m

m

==

9. La alternativa correcta es A

Si el torque es negativo, gira en sentido horario y si el torque es positivo gira en sentido antihorario.

I. [ ]Nm2,50,55 == II. [ ]Nm0,751,531,253 == III. [ ]Nm6,2501,2530,55 =++=


La puerta rota con 8 (Nm). El signo del Torque slo indica el sentido de giro.

I. [ ]Nm81,540,54 == II. [ ]Nm91,540,56 =+= III. [ ]Nm71,560,54 +=+=


T= F R Si la fuerza disminuye a la mitad y el radio se triplica, se tiene T= F 3R = 3 F R = 3 T 2 2 2

12. La alternativa correcta es D La barra est en equilibrio si los torques se anulan, condicin que se cumple con I y II.

13. La alternativa correcta es C [ ]Nm120,620T ==

14. La alternativa correcta es B La fuerza efectiva para el torque es la componente perpendicular al

radio de giro.

[ ]N15213060cos30cosFF 2 ====

[ ]Nm4,50,315T ==

15. La alternativa correcta es E La barra se mantiene en equilibrio si el torque resultante es nulo [ ]Nm00,3150,3250,620TI) ==

[ ]Nm00,3150,65,120,620TII) == [ ]Nm00,1750,3150,620TIII) ==

16. La alternativa correcta es C

F1 no produce torque por ser paralela al radio de giro F2 no produce torque por estar aplicada en el eje de giro (r = 0)

17. La alternativa correcta es C [ ]Nm360,940T ==

18. La alternativa correcta es E El torque debe ser 36 [Nm]

[ ]m3,61036

FTrrFT ====

No puede aplicar la fuerza a 3,6 [m], debido a que el ancho de sta es 1[m]

19. La alternativa correcta es A

321

321

321

6m2mm

3mm2

m

3rgmrgm2rgm

+=+=

+=

20. La alternativa correcta es C [ ] [ ]cm25m0,25x1100x400 ===

PREGUNTA ALTERNATIVA HABILIDAD

1 D Aplicacin 2 E Aplicacin 3 E Anlisis 4 D Anlisis 5 D Anlisis 6 B Aplicacin 7 E Aplicacin 8 B Aplicacin 9 A Anlisis 10 D Anlisis 11 D Anlisis 12 D Anlisis 13 C Aplicacin 14 B Aplicacin 15 E Aplicacin 16 C Comprensin 17 C Aplicacin 18 E Anlisis 19 A Aplicacin 20 C Aplicacin

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