Ejercicios: Equilibrio de fuerzas

Completá la frase: «Decimos que un cuerpo está en equilibrio cuando todas las fuerzas que actúan sobre él se $\dots$ entre sí, de modo que la fuerza neta es $\dots$».

Jorge empuja una caja hacia la derecha con $3\ \text{N}$ y Elena la empuja también hacia la derecha con $4\ \text{N}$, como se muestra en la figura.

1. a) Calculá la fuerza neta sobre la caja.
2. b) ¿Hacia dónde se moverá la caja?

Dos chicos empujan una mesa en sentidos contrarios: uno hace $10\ \text{N}$ hacia la derecha y el otro, $6\ \text{N}$ hacia la izquierda, como se muestra en la figura.

1. a) ¿Cuánto vale la fuerza neta sobre la mesa?
2. b) ¿Hacia qué lado se mueve la mesa?

En el juego de la cinchada (tira y afloja), el equipo de Inés tira de la soga con $500\ \text{N}$ hacia la izquierda y el equipo de Óscar, con $500\ \text{N}$ hacia la derecha, como se muestra en la figura.

1. a) ¿Cuánto vale la fuerza neta sobre la soga?
2. b) ¿Quién gana el juego en ese momento?

Una lámpara cuelga del techo sin moverse, como se muestra en la figura.

1. a) Nombrá las dos fuerzas que actúan sobre ella e indicá hacia dónde apunta cada una.
2. b) ¿Está la lámpara en equilibrio? Justificalo.

Un libro está quieto encima de la mesa, como se muestra en la figura.

¿Actúa alguna fuerza sobre él? Indicá las fuerzas presentes y explicá por qué el libro no se mueve.

Completá la frase: «Cuando dos fuerzas tienen la misma dirección y sentidos contrarios, la fuerza neta es la $\dots$ de sus valores y apunta en el sentido de la fuerza $\dots$». Poné después un ejemplo con números.

Dos chicos empujan un tren de juguete. Si ambos empujan en el mismo sentido, uno con $2\ \text{N}$ y otro con $5\ \text{N}$, ¿cuánto vale la fuerza neta? ¿Y si el segundo chico empuja en sentido contrario con sus $5\ \text{N}$?

Sobre una caja actúan tres fuerzas en la misma dirección: $2\ \text{N}$ y $3\ \text{N}$ hacia la derecha, y $5\ \text{N}$ hacia la izquierda.

1. a) Calculá la fuerza neta sobre la caja.
2. b) ¿Se moverá la caja? Justificalo.

Dos perros tiran de un juguete de soga: el mayor tira hacia la izquierda con $45\ \text{N}$ y el pequeño, hacia la derecha con $40\ \text{N}$.

1. a) Calculá la fuerza neta sobre el juguete e indicá hacia dónde se mueve.
2. b) ¿Qué fuerza extra tendría que hacer el perro pequeño para que el juguete quedara en equilibrio?

Una maceta con flores pesa $20\ \text{N}$ y cuelga quieta de un gancho.

1. a) ¿Qué fuerza hace el gancho sobre la maceta?
2. b) Si la misma maceta colgara de dos ganchos que repartieran el peso por igual, ¿qué fuerza haría cada gancho?

Un cajón es empujado hacia la derecha con $8\ \text{N}$.

1. a) ¿Qué fuerza habría que agregar para que el cajón quedara en equilibrio?
2. b) ¿Y si además de los $8\ \text{N}$ hubiera otros $2\ \text{N}$ empujando en el mismo sentido?

Bruno y Claudia empujan una caja en el mismo sentido, con $15\ \text{N}$ y $20\ \text{N}$, mientras el rozamiento con el piso vale $30\ \text{N}$ en sentido contrario.

1. a) Calculá la fuerza neta sobre la caja.
2. b) ¿Se mueve la caja? Justificalo.

Un dron se mantiene quieto en el aire, sin subir ni bajar. Su peso es de $50\ \text{N}$, como se muestra en la figura.

1. a) ¿Cuánto vale la fuerza hacia arriba que hacen sus hélices?
2. b) Para empezar a subir, ¿debe ser esa fuerza mayor, menor o igual que el peso? Justificalo.

Una hamaca cuelga de dos cadenas iguales. La hamaca pesa $40\ \text{N}$ y Adrián, sentado y quieto, pesa $360\ \text{N}$, como se muestra en la figura.

1. a) ¿Qué fuerza total hacen las cadenas hacia arriba?
2. b) Si el esfuerzo se reparte por igual, ¿qué fuerza soporta cada cadena?

Dos personas empujan un carrito del supermercado en el mismo sentido, con $60\ \text{N}$ y $40\ \text{N}$, y el rozamiento vale $70\ \text{N}$.

1. a) Calculá la fuerza neta sobre el carrito.
2. b) ¿Avanza el carrito?
3. c) ¿Cuánto tendría que valer el rozamiento para que el carrito quedara en equilibrio?

En la final de tira y afloja participan tres alumnos por equipo. El equipo rojo tira hacia la izquierda con fuerzas de $150\ \text{N}$, $140\ \text{N}$ y $160\ \text{N}$; el equipo azul, hacia la derecha con $145\ \text{N}$, $155\ \text{N}$ y $140\ \text{N}$.

1. a) Calculá la fuerza total de cada equipo.
2. b) ¿Cuánto vale la fuerza neta y hacia dónde apunta?
3. c) ¿Qué fuerza adicional necesita el equipo que va perdiendo para equilibrar la cuerda?

Empujás un armario hacia la derecha con $12\ \text{N}$ y no se mueve.

1. a) ¿Cuánto vale la fuerza neta sobre el armario?
2. b) ¿Cuánto vale la fuerza de rozamiento y hacia dónde apunta?
3. c) Si empujás con $30\ \text{N}$ y sigue sin moverse, ¿cuánto vale ahora el rozamiento? Explicá qué tiene de particular el rozamiento según estos resultados.

Un negocio quiere colgar del techo una lámpara que pesa $120\ \text{N}$. Dispone de cables que aguantan como máximo $50\ \text{N}$ cada uno.

1. a) Si colgaran la lámpara de un solo cable, ¿aguantaría? Justificalo.
2. b) ¿Y con dos cables que reparten el peso por igual? Justificalo con el cálculo.
3. c) ¿Cuántos cables hace falta poner como mínimo?

En una mesa de aerohockey, un disco situado sobre la línea que une los dos arcos (en extremos opuestos de la mesa) recibe dos empujones a la vez: $6\ \text{N}$ hacia el arco A y $10\ \text{N}$ hacia el arco B.

1. a) Calculá la fuerza neta sobre el disco.
2. b) ¿Qué tercera fuerza, en valor y sentido, habría que aplicar para que el disco quedara en equilibrio?
3. c) Si el disco estaba quieto y aplicamos esa tercera fuerza, ¿se moverá?

Leé esta afirmación: «Si la fuerza neta sobre un cuerpo es cero, es que no actúa ninguna fuerza sobre él».

1. a) Pensá en una mochila colgada de una percha y explicá por qué la afirmación es falsa.
2. b) Escribí la afirmación corregida.
3. c) Poné otro ejemplo cotidiano de un cuerpo en equilibrio sobre el que actúen al menos dos fuerzas.

Una grúa mantiene colgada y quieta una viga que pesa $800\ \text{N}$, como se muestra en la figura.

1. a) ¿Qué fuerza hace el cable de la grúa sobre la viga?
2. b) Para empezar a bajar la viga despacio, ¿el cable debe tirar con una fuerza mayor o menor que el peso? Razoná la respuesta.
3. c) Si al bajar el cable tira con $750\ \text{N}$, ¿cuánto vale la fuerza neta sobre la viga y hacia dónde apunta?

Lucas y Camila empujan un sillón hacia la derecha con $60\ \text{N}$ y $50\ \text{N}$, y el rozamiento con el piso vale $100\ \text{N}$.

1. a) Calculá la fuerza neta sobre el sillón. ¿Se mueve?
2. b) Para que el sillón quede en equilibrio, ¿qué fuerza tendría que hacer su papá y hacia dónde?
3. c) Si en lugar de eso su papá empuja en el mismo sentido que ellos con $40\ \text{N}$, ¿cuánto vale la fuerza neta?

El toldo de un puesto de feria pesa $80\ \text{N}$ y cuelga de dos cuerdas iguales que reparten el peso por igual.

1. a) ¿Qué fuerza soporta cada cuerda?
2. b) Las cuerdas aguantan un máximo de $50\ \text{N}$: ¿sirven para el toldo?
3. c) El vendedor agrega una lona y el conjunto pasa a pesar $120\ \text{N}$. Si quiere que cada cuerda siga soportando lo mismo, ¿cuántas cuerdas necesita como mínimo? Justificalo con el cálculo.