Estática y elasticidad
Momento de fuerza, palancas, centro de masa y ley de Hooke: donde dónde empujas importa tanto como con cuánta fuerza.
La idea que ordena el tema
Hasta aquí una fuerza era una flecha y punto. A partir de ahora, la misma fuerza aplicada a diez centímetros de la bisagra o a un metro produce efectos completamente distintos. Por eso las puertas tienen la manija lo más lejos posible del eje, y por eso una llave de mango largo afloja el tornillo que la corta no puede: no haces más fuerza, tienes más brazo.
Las fórmulas
τ = F · d · sen θ
El brazo es la distancia PERPENDICULAR. Empujar la llave a lo largo del mango no gira nada.
F₁ · d₁ = F₂ · d₂
Equilibrio de palanca. Lo que se iguala no son los pesos, son los pesos por su distancia al apoyo.
x_cm = Σ(m · x) ÷ Σm
Un promedio de posiciones pesado por la masa. Por eso el centro de masa del martillo está en la cabeza.
F = k · x E = ½ · k · x²
La x es el ESTIRAMIENTO, no el largo. Y la energía lleva el cuadrado: estirar al doble guarda cuatro veces.
El error que cuesta caro
Dos a la vez. En Hooke, un resorte de 20 cm que ahora mide 25 tiene x = 5 cm, no 25. Y el newton por metro del momento de fuerza se escribe igual que el joule pero NO es energía: apretar una tuerca que no cede no transfiere ningún trabajo.
Practica y comprueba
Contesta con la unidad que quieras o solo con el número. El procedimiento aparece cuando pides ver la respuesta.
- 1
Se aprieta un tornillo con una llave, aplicando 50 N perpendicularmente a 0.3 m del eje. ¿Cuál es el momento de la fuerza?
Estática y momento de fuerza · basico
- Fuerza: 50.00 N
- Distancia al eje: 0.300 m
- Ángulo con el brazo: 90°
Puedes escribir la unidad que quieras, o solo el número.
- 2
Para aflojar una tuerca hacen falta 15 N·m. Con una llave de 0.5 m, ¿qué fuerza perpendicular hay que aplicar?
Estática y momento de fuerza · intermedio
- Momento de la fuerza: 15.00 N·m
- Distancia al eje: 0.500 m
- Ángulo con el brazo: 90°
Puedes escribir la unidad que quieras, o solo el número.
- 3
Se empuja una llave de 0.4 m con 80 N, pero formando 30° con el mango. ¿Cuál es el momento de la fuerza?
Estática y momento de fuerza · avanzado
- Fuerza: 80.00 N
- Distancia al eje: 0.400 m
- Ángulo con el brazo: 30°
Puedes escribir la unidad que quieras, o solo el número.
- 4
Un niño empuja una puerta con 20 N a 0.8 m de la bisagra, perpendicular a la hoja. ¿Qué momento produce?
Estática y momento de fuerza · basico
- Fuerza: 20.00 N
- Distancia al eje: 0.800 m
- Ángulo con el brazo: 90°
Puedes escribir la unidad que quieras, o solo el número.
¿Ya lo dominas?
En la autoevaluación hay un examen por cada uno de estos temas, y un final que junta toda la mecánica de preparatoria.