Ejemplo n° 1 de estática

Ejemplo nº 1

Si:

F₁ = 200 N, en el eje X dirigida hacia la derecha.

F₂ = 300 N, 60° por encima del eje X, hacia la derecha.

F₃ = 100 N, 45° sobre el eje X, hacia la derecha.

F₄ = 200 N, en la dirección negativa del eje Y.

Encontrar la fuerza resultante.

Solución

Graficamos las fuerzas y luego proyectamos las componentes sobre los ejes:

Ejemplo de ejercicio de estática, composición de fuerzas

Lugo sumamos las componentes sobre cada eje:

En X:

F₁ + F₂ₓ + F₃ₓ = FTx (fuerza total en x)

En Y:

F2y + F3y - F₄ = FTy (fuerza total en y)

Para hallar el valor de cada componente utilizamos trigonometría, coseno y seno.

Cálculo de las componentes de la fuerza

F₂ₓ = 300 N·cos 60° ⇒ F₂ₓ = 300 N·0,5 ⇒ F₂ₓ = 150 N

Cálculo de las componentes de la fuerza

F₃ₓ = 100 N·cos 45° ⇒ F₃ₓ = 100 N·0,71 ⇒ F₃ₓ = 70,71 N

Cálculo de las componentes de la fuerza

F2y = 300 N·sen 60° ⇒ F2y = 300 N·0,87 ⇒ F2y = 259,81 N

Cálculo de las componentes de la fuerza

F3y = 100 N·sen 45° ⇒ F3y = 100 N·0,71 ⇒ F3y = 70,71 N

Finalmente armamos las ecuaciones y hacemos las cuentas:

En X:

200 N + 150 N + 70,71 N = FTx ⇒ FTx = 420,71 N

En Y:

259,81 N + 70,71 N - 200 N = FTy ⇒ FTy = 130,52 N

Ya tenemos las componentes de la fuerza resultante:

FTx = 420,71 N

FTy = 130,52 N

Ahora hay que hallar el módulo de la fuerza compuesta mediante el teorema de Pitágoras:

FT² = FTx² + FTy² ⇒ FT² = (420,71 N)² + (130,52 N)²

FT² = 17.035,4704 N² + 176.996,9041 N² ⇒ FT² = 194.032,3745 N² ⇒ FT = 440,49 N

Nuevamente con la trigonometría hallamos el ángulo, siendo α el ángulo entre la fuerza y el eje X:

Cálculo del ángulo de la fuerza

Reemplazamos por los valores y calculamos:

Cálculo del ángulo de la fuerza

α = arctg 0,31 ⇒ α = 17,24°

Resultado, el módulo de la fuerza resultante es:

FT = 440,49 N

Resultado, el á de la fuerza resultante es:

α = 17,24°

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Ejemplo, cómo calcular la fuerza resultante

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