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Física Básica: Ejercicios Prácticos Resueltos

jixellemariajosemorenoanaya@jixellemariajosemorenoanaya_ih89

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¿Sabías que cada vez que abres una puerta estás aplicando...

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DD MM
AA
453
T=?
30°
T= Fd (Sene)
=2 (5m) (Sen 30°
Fuenza distancia
T=5NM
TF2=?
TF2= F2d
=101(2m)
T2F=201.ती
=
Ejercicio de aplicación
)

Introducción al Torque y Primer Ejercicio

El torque es la fuerza que hace que un objeto gire alrededor de un punto fijo. Piensa en abrir una lata con un abrelatas o girar una llave: estás aplicando torque.

La fórmula básica es T = F × d, donde T es el torque, F es la fuerza aplicada y d es la distancia al punto de rotación. Cuando la fuerza no se aplica perpendicularmente, usamos T = F × d × sen(θ), donde θ es el ángulo.

En el primer ejemplo, Maia abre una puerta aplicando 50N de fuerza a 80cm del eje. El cálculo es directo: T = 50N × 0.8m = 40 N⋅m. Esto significa que está generando 40 newton-metros de torque para abrir la puerta.

💡 Dato curioso: Por eso las manijas están lejos de las bisagras: mayor distancia significa menos fuerza necesaria para el mismo torque.

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Torque con Ángulos Variables

Cuando la fuerza no se aplica perpendicularmente, el ángulo se vuelve crucial en el cálculo del torque. Solo la componente perpendicular de la fuerza contribuye efectivamente a la rotación.

En el ejercicio de las tres barras, todas tienen 2cm de longitud y reciben una fuerza de 50N a 30°. Aunque la orientación de cada barra es diferente, el componente efectivo de la fuerza permanece igual.

Para cada caso, aplicamos T = F × d × sen(30°) = 50N × 2m × 0.5 = 50 N⋅m. El seno de 30° es 0.5, lo que significa que solo la mitad de la fuerza aplicada contribuye efectivamente al torque.

🔧 Tip práctico: Mientras más perpendicular apliques la fuerza, más eficiente será tu torque. Por eso las llaves inglesas funcionan mejor en ángulos rectos.

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Equilibrio de Torques en Balanzas

Las balanzas son el ejemplo perfecto del equilibrio de torques. Cuando una balanza está equilibrada, la suma de todos los torques debe ser cero: ΣT = 0.

En el problema de la balanza, tenemos 60kg a 25cm de distancia en un lado. Para encontrar la masa desconocida del otro lado (a 60cm), igualamos los torques: el torque de 60kg debe ser igual al torque de la masa desconocida.

Calculamos: T₁ = 588N × 0.25m = 147 N⋅m. Para equilibrar, necesitamos que T₂ = 147 N⋅m también. Despejando: m₂ = 147 N⋅m ÷ $9.8 m/s² × 0.60m$ = 25 kg.

⚖️ Principio clave: En equilibrio, las masas y distancias se relacionan inversamente: mayor distancia requiere menor masa.

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Aplicación Práctica del Equilibrio

Este último ejercicio te muestra cómo encontrar la posición de equilibrio cuando conoces ambas masas. Es como determinar dónde colocar el punto de apoyo de una palanca.

Tenemos masas de 30kg y 15kg, con la primera ubicada a 80cm del fulcro. Para equilibrar el sistema, calculamos el torque del primer lado: T₁ = 294N × 0.80m = 235.2 N⋅m.

Para que la balanza esté en equilibrio, el segundo torque debe ser igual: 235.2 N⋅m = 147N × d₂. Despejando la distancia: d₂ = 235.2 ÷ 147 = 1.6 metros.

🎯 Estrategia de examen: Siempre verifica que la suma de torques sea cero cuando el problema mencione equilibrio. Es tu clave para resolver correctamente.

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¿Sabías que cada vez que abres una puerta estás aplicando física sin darte cuenta? El torque o momento de fuerzaes el concepto que explica por qué es más fácil abrir una puerta empujando cerca de la manija que cerca...

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⚖️ Principio clave: En equilibrio, las masas y distancias se relacionan inversamente: mayor distancia requiere menor masa.

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Este último ejercicio te muestra cómo encontrar la posición de equilibrio cuando conoces ambas masas. Es como determinar dónde colocar el punto de apoyo de una palanca.

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Para que la balanza esté en equilibrio, el segundo torque debe ser igual: 235.2 N⋅m = 147N × d₂. Despejando la distancia: d₂ = 235.2 ÷ 147 = 1.6 metros.

🎯 Estrategia de examen: Siempre verifica que la suma de torques sea cero cuando el problema mencione equilibrio. Es tu clave para resolver correctamente.