Torque y condiciones de equilibrio
Respuestas
1.- Las magnitudes de las fuerzas que se señalan en la figura son iguales. ¿Cuál de ellas realiza mayor y cuál realiza menor torque?. El eje de giro, o de rotación, está representado por un círculo.
La fuerza F2 realiza mayor torque,pues al ser de igual magnitud que F1 y F3 tiene brazo mayor. La que realiza menor torque es la fuerza F3 pues no realiza torque ya que está aplicada en el eje de rotación.
2.- La figura muestra dos personas, P y Q, que realizan fuerzas sobre una puerta con las bisagras en O. La puerta está en equilibrio. a) ¿Cuál de las personas realiza mayor torque?, b) ¿cuál de las personas ejerce mayor fuerza?
a) Como la puerta está en equilibrio, no se mueve, ambas personas realizan el mismo torque.
b) La persona que ejerce mayor fuerza es la Q pues debe compensar con ello, la fuerza, el menor brazo que posee.
3.- La palanca es la aplicación de torque. Hay tres tipos de palancas. De primer orden, segundo orden y tercer orden. Los diagramas siguientes representan esos tipos.
De tres ejemplos concretos y reales para cada tipo de palanca.
4.- En cual de los siguientes casos se realiza torque:
abrir un libro si, realiza torque
cortar un alambre con un alicate realiza torque
destapar un corcho de una botella realiza torque
jugar pin pon no realiza torque (el golpe que la paleta da a la pelota)
desclavar un clavo de una tabla realiza torque
lanzar una flecha con un arco no realiza torque (la fuerza que ejerce la cuerda sobre la flecha)
salto con garrocha realiza torque
caminar realiza torque
5.- Un cartel publicitario está colgando de la pared de una sociedad muy importante, como se muestra en la figura. Si consideramos eje de rotación, o de giro, el soporte de la viga en la pared. a) ¿Cuáles son las fuerzas que realizan torque?, b) ¿cuál fuerza, aparentemente, realiza mayor torque?
a) Las fuerzas involucradas son: la tensión en la cuerda superior, la fuerza vertical en el punto de apoyo en la pared, las dos tensiones en los cables que sujetan el letrero, el peso de la barra. Se dirigen hacia arriba: la vertical en el punto de apoyo en la pared. Hacia arriba en forma inclinada, la tensión en la cuerda superior. Hacia abajo, las dos tensiones en las cuerdas o cables que sostienen el letrero y el peso de la barra.
b) ¿Cuál realiza mayor torque?. Depende del eje de giro o rotación que se utilice. Pero como es lógico el eje de rotación más adecuado está en el punto de apoyo de la barra en la pared, por lo tanto la fuerza que realiza mayor torque es la tensión en la cuerda superior, pues ese torque debe compensar los torques que realizan las demás fuerzas.
6.- Escriba las ecuaciones, correspondientes a las condiciones de equilibrio, en cada una de las siguientes situaciones. En todos los casos la viga es uniforme y de masa m. El triángulo representa el, o los, punto de apoyo(s). En todas las situaciones el sistema está en equilibrio.
a)
(1) N - M1g - M2g - mg = 0
(2) con eje de rotación en el fulcro: M1gL/2 - M2gL/2 = 0
b)
(1) N - F - M1g - mg = 0
(2) con eje de rotación en el fulcro: M1g3L/4 + mgL/4 - FL/4 = 0
c)
(1) N - M1g - M3g - mg = 0
(2) con eje de rotación en el fulcro: M3gL/3 - M1gL/2 = 0
d)
(1) N1 + N2 - M1g - M3g - mg = 0
(2) con eje de giro en el fulcro de la derecha: M1gL + mgL/2 + M3gL/3 - N2L/3 = 0