Sistemas de Fuerzas y Equilibrio: Guía Completa para Estudiantes
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Pregunta: ¿Cómo se obtiene la fuerza resultante de un sistema de fuerzas concurrentes en el origen de coordenadas dado cada vector en componentes (Fx,Fy)?
Respuesta: Sumando algebraicamente las componentes: R_x = ΣF_x y R_y = ΣF_y. La fuerza resultante R = (R_x, R_y).
Pregunta: Si en un sistema de fuerzas concurrentes desaparece una fuerza, ¿cómo se encuentra la equilibrante de las fuerzas restantes?
Respuesta: La equilibrante es el vector opuesto a la resultante de las fuerzas restantes: E = -R, obteniéndose por invertir signo de cada componente de R.
Pregunta: Dado F1=(100,50), F2=(50,-20), F3=(-30,-10), ¿cuál es la resultante R?
Respuesta: R_x = 100+50-30 = 120 N; R_y = 50-20-10 = 20 N → R = (120, 20) N.
Pregunta: En el mismo sistema anterior, si F2 desaparece, ¿cuál es la equilibrante de F1 y F3?
Respuesta: Primero R' = F1+F3 = (100-30, 50-10) = (70,40) N. Equilibrante E = (-70, -40) N.
Pregunta: Dado F1=(100,-30), F2=(-30,-200), F3=(-400,-160), ¿cuál es la resultante y su equilibrante?
Respuesta: R = (100-30-400, -30-200-160) = (-330, -390) N. Equilibrante E = (330, 390) N.
Pregunta: Dado F1=(-30,100), F2=(-30,-200), F3=(-160,-400), ¿cuál es la resultante y su equilibrante?
Respuesta: R = (-30-30-160, 100-200-400) = (-220, -500) N. Equilibrante E = (220, 500) N.
Pregunta: Si la fuerza motriz de un ave es FM=(15,0) N y la resultante deseada R=(10,10) N, ¿cómo se calcula la fuerza de la corriente Fc?
Respuesta: Fc = R - FM = (10-15, 10-0) = (-5, 10) N.
Pregunta: En el mismo problema del ave, ¿qué fuerza debe aplicar el viento para impedir que avance (es decir, qué fuerza opuesta debe sumarse para que R=0)?
Respuesta: Se requiere una fuerza igual a -R = (-10, -10) N aplicada por el viento adicional para anular la resultante.
Pregunta: En un sistema concurrente en equilibrio, ¿qué relación existe entre la suma de fuerzas y cada componente?
Respuesta: La suma de las componentes en equilibrio es cero: ΣF_x = 0 y ΣF_y = 0.
Pregunta: Cómo se determina una fuerza desconocida en un sistema en equilibrio cuando se conocen las demás y la condición de equilibrio?
Respuesta: Despejando la fuerza desconocida en cada componente usando ΣF_x=0 y ΣF_y=0: F_unknown_x = -Σ(otras F_x), F_unknown_y = -Σ(otras F_y).