Ejercicios: Equilibrio de fuerzas

Completa 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) Calcula la fuerza neta sobre la caja.
2. b) ¿Hacia dónde se moverá la caja?

Dos niños 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 tira y afloja, el equipo de Inés tira de la cuerda 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 cuerda?
2. b) ¿Quién gana el juego en ese momento?

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

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

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

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

Completa 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 $\dots$». Pon después un ejemplo con números.

Dos niños 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 niño 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) Calcula la fuerza neta sobre la caja.
2. b) ¿Se moverá la caja? Justifícalo.

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

1. a) Calcula la fuerza neta sobre el juguete e indica 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 añadir 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 suelo vale $30\ \text{N}$ en sentido contrario.

1. a) Calcula la fuerza neta sobre la caja.
2. b) ¿Se mueve la caja? Justifícalo.

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? Justifícalo.

Un columpio cuelga de dos cadenas iguales. El columpio 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 de la compra en el mismo sentido, con $60\ \text{N}$ y $40\ \text{N}$, y el rozamiento vale $70\ \text{N}$.

1. a) Calcula 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) Calcula 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?

Empujas 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 empujas con $30\ \text{N}$ y sigue sin moverse, ¿cuánto vale ahora el rozamiento? Explica qué tiene de particular el rozamiento según estos resultados.

Una tienda 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 colgara la lámpara de un solo cable, ¿aguantaría? Justifícalo.
2. b) ¿Y con dos cables que reparten el peso por igual? Justifícalo con el cálculo.
3. c) ¿Cuántos cables hace falta poner como mínimo?

En una mesa de air-hockey, un disco recibe dos empujones a la vez: $6\ \text{N}$ hacia la portería A y $10\ \text{N}$ hacia la portería B.

1. a) Calcula 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?

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

1. a) Piensa en una mochila colgada de una percha y explica por qué la afirmación es falsa.
2. b) Escribe la afirmación corregida.
3. c) Pon 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, ¿debe el cable tirar con una fuerza mayor o menor que el peso? Razona 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?

Raúl y Alba empujan un sofá hacia la derecha con $60\ \text{N}$ y $50\ \text{N}$, y el rozamiento con el suelo vale $100\ \text{N}$.

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

El toldo de un puesto de mercado 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 añade 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? Justifícalo con el cálculo.