Buen día Muchachos. A continuación encontrarán aquí todo el material de trabajo relacionado con la asignatura de física. Por favor revisar regularmente si hay nuevo material para ir avanzando. Hagan click en los vínculos correspondientes para descargarlos.

Recuerden que deben leer el material, traer inquietudes, y a partir de ello se realizará la clase. Si el curso no trae dudas se entiende que el tema quedó claro y se procederá en la realización de los ejercicios, con su respectiva evaluación.

• 2.1. Marcos de referencia y desplazamiento.pdf
• 2.2. Velocidad promedio.pdf
• 2.3. Velocidad instantánea.pdf
• 2.3. Laboratorio 2 MRU.pdf 
• 2.4. Aceleración.pdf
• 2.5. Caida libre de objetos.pdf

Por el momento, y por cuestiones de tiempo, no se va a trabajar los laboratorios.

.ACtividad de propiedades de las potencias y radicales.pdf

Introducción

En la actualidad, el quehacer en el aula no se adapta a las necesidades e intereses individuales de los estudiantes, lo que conlleva a que no siempre se logren los resultados académicos y convivenciales necesarios para que el estudiante sea un actor activo de su comunidad.

Con los desarrollos tecnológicos actuales y las nuevas tendencias sociales, comunicativas y laborales, se han impuesto nuevas condiciones y competencias que debe tener un ciudadano para ser un actor activo, propositivo a su comunidad. Entre otros.

Con esto en mente, y centrando este proyecto al contexto de comunidad del Colegio Fernando Soto Aparicio, se propone el desarrollo de un proyecto de trabajo colaborativo - significativo para los estudiantes desde sus vivencias como niños y que permita en ellos tener experiencias de construcción ciudadana desde lo grupal que, implícitamente, fortalezcan habilidades e inteligencias que incluso ellos no reconocer tener. Bienvenidos al proyecto GEN 3D. Liderado por el orientador Fabio Ayala, Augusto Correa y con el apoyo la coordinadora de Convivencia Marcela Duarte.

Objetivos:

• Promover en los estudiantes experiencias no convencionales a través de la lúdica que propendan en la mejora de desarrollo como ciudadanos
• Habituar a los estudiantes a desarrollar proyectos grupales, con una perspectiva colaborativa y comunicativa.
• Incentivar en los estudiantes la creatividad, fomentando la confianza en ellos para expresar sus ideas y pensamientos de forma asertiva

Justificación: ¿Por qué los videojuegos y el modelamiento 3D?

Se ha podido percibir en el contexto de los estudiantes un gran sentimiento de soledad y no reconocimiento de su rol en su comunidad, el cual fue amplificado por el COVID-19. Viendo que ellos tienen un gran interés por la tecnología social, vemos en la tecnología debidamente aplicada un medio para ofrecer un reto al estudiante, motivado por una actividad que usualmente hace en sus tiempos fuera del aula de clases que lo motiva sobremanera desde su interés personal.

Con ello, el proceso de desarrollo de propuestas culturales a través de la lúdica se convierte en un "acelerador de experiencias" que les permitirá a los participantes construir su pensamiento crítico y aumentar su autoestima frente a sus capacidades y aportes a su comunidad.

TRABAJO, ENERGÍA Y POTENCIA

EL TRABAJO \( (W) \) efectuado por una fuerza se define como el producto de esa fuerza multiplicada por la distancia paralela sobre la cual actúa. Considere el caso más sencillo del movimiento rectilíneo que se muestra en la figura6-1, donde una fuerza \( \mathbf{\vec F} \) actúa sobre un cuerpo y hace que éste experimente un desplazamiento vectorial \( \mathbf{\vec s} \). La componente de \( \mathbf{\vec F} \) en la dirección de \( \mathbf{\vec s} \) es \( F \cos \theta \). El trabajo \( W \) efectuado por la fuerza \( \mathbf{\vec F} \) se define como el producto de la componente de \( \mathbf{\vec F} \) en la dirección del desplazamiento, multiplicada por el desplazamiento:\[ W(F \cos \theta)(s) = Fs \cos \theta \]Note que \( \theta \) es el ángulo entre la fuerza y el vector de desplazamiento. El trabajo es una cantidad escalar.

Si \( \mathbf{\vec F} \) y \( \mathbf{\vec s} \) están en la misma dirección, \( \cos \theta = \cos 0º =1 \) y \( W=Fs \). Sin embargo, si \( \mathbf{\vec F} \) y \( \mathbf{\vec s} \) tienen la misma dirección pero sentidos opuestos, entonces \( \cos \theta = \cos 180º =-1 \) y \( W=-Fs \), y el trabajo es negativo. Fuerzas como la fricción a menudo disminuyen el movimiento de los cuerpos y su sentido es opuesto al desplazamiento. En tales casos efectúan un trabajo negativo. A causa de que la fuerza de fricción se opone al movimiento de un objeto, el trabajo realizado en vencer la fricción (a lo largo de cualquier trayectoria, curva o recta) es igual al producto de \( F_f \) y la longitud de la trayectoria recorrida. De este modo, si se arrastra un objeto contra la fricción, de regreso al punto en donde se inició el recorrido, se realiza trabajo incluso si el desplazamiento neto es cero.


LA UNIDAD DE TRABAJO en el SI es el newton-metro llamado joule \( (J) \). Un joule es el trabajo realizado por una fuerza de \( 1 N \) cuando el objeto se desplaza \( 1 m \) en la dirección de la fuerza. En el sistema inglés tenemos la libra-pie \( (lb \cdot pie) \), donde \( 1 lb \cdot pie=1.355 J \).

LA ENERGÍA \( (E) \) es una medida del cambio impartido a un sistema y que se puede transferir mecánicamente a un objeto cuando una fuerza trabaja sobre dicho objeto. La cantidad de energía dada a un objeto mediante la acción de una fuerza sobre una distancia es igual al trabajo realizado. Así, cuando un objeto realiza trabajo, proporciona una cantidad de energía igual al trabajo efectuado. Debido a que el cambio puede realizarse en distintas maneras, hay una variedad de formas de energía. Todas las formas de energía, incluido el trabajo, tienen las mismas unidades, joules. La energía es una cantidad escalar. Un objeto es capaz de realizar trabajo si posee energía.

LA ENERGÍA CINÉTICA \( (EC) \) es la energía que posee un objeto debido a su movimiento. Si un objeto de masa \( m \) tiene velocidad \( v \), su energía cinética traslacional está dada por\[ EC = \frac 1 2 mv^2 \]Cuando \( m \) está en \( kg \) y \( v \) en \( m/s \), las unidades de \( EC \) son joules.

LA ENERGÍA POTENCIAL GRAVITACIONAL \( (EP_G) \) es la energía que posee un objeto debido a su posición en el campo gravitacional. Un cuerpo de masa \( m \), al caer una distancia vertical \( h \), puede realizar un trabajo de magnitud \( mgh \). La \( EP_G \) de un objeto se define con respecto a un nivel arbitrario cero, el cual a menudo es la superficie de la Tierra. Si un objeto está a una altura \( h \) sobre el nivel cero (o de referencia), se tiene\[ EP_G = mgh \]donde \( g \) es la aceleración debida a la gravedad. Adviértase que \( mg \) es el peso del objeto. Las unidades de la \( EP_G \) son joules cuando \( m \) está en \( kg \), \( g \) en \( m/s^2 \) y \( h \) en \( m \).

CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA: La energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma de un tipo a otro. (La masa puede considerarse como una forma de energía. Por lo general, puede ignorarse la conversión de masa en energía y viceversa, prevista por la teoría especial de la relatividad.

POTENCIA \( (P) \) es la tasa de tiempo con que se realiza trabajo:\[ \text{Potencia promedio} = \frac {\text{trabajo realizado por la fuerza}}{\text{tiempo necesario para realizarlo}} = \text{Fuerza} \times \text{rapidez} \]donde la "rapidez" se mide en la dirección de la fuerza aplicada al objeto. En forma más general, la potencia es la tasa de transferencia de energía. En el SI, la unidad de potencia es el watt \( (W) \), donde \( 1W=1J/s \).
Otra unidad de potencia que se emplea con frecuencia es el caballo de fuerza: \( 1 hp=746 W \). En general, la potencia es la razón a la que se transfiere la energía.

EL KILOWATT-HORA es una unidad de energía. Si una fuerza realiza trabajo a una tasa de \( 1 kilowatt \) (que es \( 1000 J/s \)), entonces en una hora realizará \( 1 kW \cdot h \) de trabajo:\[ 1 kW \cdot h = 3.6 \times 10^6 J = 3.6 MJ \]

---

Ejercicios

• En la figura 6-1, suponga que el objeto se jala con una fuerza de \( 75 N \) en la dirección de \( 28º \) sobre la horizontal. ¿Cuánto trabajo desarrolla la fuerza al tirar del objeto \( 8.0 m \)?

  
• Un bloque se mueve hacia arriba por un plano inclinado \( 30º \) bajo la acción de las tres fuerzas que se muestran en la figura 6-2. \( \mathbf{ \vec F}_1 \) es horizontal y de \( 40 N \) de magnitud. \( \mathbf{ \vec F}_2 \) es normal al plano y de \( 20 N \) de magnitud. \( \mathbf{ \vec F}_3 \) es paralela al plano y de \( 30N \) de magnitud. Determine el trabajo realizado por cada una de las fuerzas, cuando el bloque (y el punto de aplicación de cada fuerza) se mueve \( 80 cm \) hacia arriba del plano inclinado.

  
• Un cuerpo de \( 300 g \) se desliza \( 80 cm \) a lo largo de una mesa horizontal. ¿Cuánto trabajo se realiza para superar la fricción entre el cuerpo y la mesa, si el coeficiente de fricción cinética es \( 0.20 \)?
• ¿Cuánto trabajo se realiza contra la gravedad al levantar un objeto de \( 3.0 kg \) a través de una distancia vertical de \( 40 cm \)?
• ¿Cuánto trabajo se realiza sobre un objeto por la fuerza que lo soporta conforme éste se desplaza hacia abajo una distancia vertical \( h \)? ¿Cuánto trabajo realiza la fuerza gravitacional sobre dicho objeto en el mismo proceso?
• Una escalera de \( 3.0 m \) de longitud que pesa \( 200 N \) tiene su centro de gravedad a \( 120 cm \) del nivel inferior. En su parte más alta tiene un peso de \( 50 N \). Calcule el trabajo necesario para levantar la escalera de una posición horizontal, sobre el piso, a una vertical.
• Calcule el trabajo realizado en contra de la gravedad por una bomba que descarga \( 600 litros \) de gasolina dentro de un tanque que se encuentra a \( 20 m \) por encima de la bomba. Un centímetro cúbico de gasolina tiene una masa de \( 0.82 gramos \). Un litro es igual a \( 1000 cm^3 \).
• Una masa de \( 2.0 kg \) cae \( 400 cm \). a) ¿Cuánto trabajo realizó la fuerza de gravedad sobre la masa? b) ¿Cuánta \( EP_G \) perdió la masa?
• Una fuerza de \( 1.50 N \) actúa sobre un deslizador de \( 0.20 kg \) de tal forma que lo acelera a lo largo de un riel de aire. La trayectoria y la fuerza están sobre una línea horizontal. ¿Cuál es la rapidez del deslizador después de acelerarlo desde el reposo, a lo largo de \( 30 cm \), si la fricción es despreciable?
• Un bloque de \( 0.50 kg \) se desliza sobre la superficie de una mesa con una velocidad inicial de \( 20 cm/s \), se mueve una distancia de \( 70 cm \) y queda en reposo. Encuentre la fuerza de fricción promedio que retarda su movimiento.
• Un automóvil que viaja a \( 15 m/s \) es llevado hasta el reposo en una distancia de \( 2.0 m \) al estrellarse contra un montículo de tierra. ¿Cuál es la fuerza promedio que ejerce el cinturón de seguridad sobre un pasajero de \( 90 kg \) en el automóvil cuando es detenido?
• Se dispara un proyectil hacia arriba desde la tierra con una rapidez de \( 20 m/s \). Usando consideraciones de energía, ¿a qué altura estará el proyectil cuando su rapidez sea de \( 8.0 m/s \)? Ignore la fricción del aire.
• En una máquina de Atwood, las dos masas son de \( 800 g \) y \( 700 g \). El sistema inicialmente está en reposo. ¿Cuál es la rapidez de la masa de \( 800 g \) después de que cae \( 120 cm \)?

  
• Como se muestra en la figura 6-3, una cuenta se desliza sobre un alambre. Si la fuerza de fricción es despreciable y en el punto A la cuenta tiene una rapidez de \( 200 cm/s \), a) ¿cuál será su rapidez en el punto B?, b) ¿cuál en el punto C?
• Suponga que la cuenta de la figura 6-3 tiene una masa de \( l5 g \) y una rapidez de \( 2.0 m/s \) en el punto A, y se detiene al llegar al punto C. La longitud del alambre desde A hasta C es de \( 250 cm \). ¿Cuál es la fuerza de fricción promedio que se opone al movimiento de la cuenta?
• Un automóvil de \( 1200 kg \) va cuesta abajo por una colina con una inclinación de \( 30º \), como se muestra en la figura 6-4. Cuando la rapidez del automóvil es de \( 12 m/s \), el conductor aplica los frenos. ¿Cuál es el valor de la fuerza constante \( F \) (paralela al camino) que debe aplicarse si el carro se detiene después de viajar \( 100 m \)?

  
• En la figura 6-5 se muestra un péndulo con una cuerda de \( 180 cm \) de longitud y una pelota suspendida en su extremo. La pelota tiene una rapidez de \( 400 cm/s \) cuando pasa por el punto bajo de su trayectoria. a) ¿Cuál es la altura h sobre este punto a la cual se elevará antes de detenerse? b) ¿Qué ángulo forma el péndulo con la vertical?

  
• Sobre el plano inclinado de la figura 6-6 se dispara hacia arriba un bloque de \( 500 g \) con una rapidez inicial de \( 200 cm/s \). ¿Qué tan arriba sobre el plano inclinado llegará si el coeficiente de fricción entre éste y el plano es de \( 0.150 \)?

  
• Un tren de \( 60 000 kg \) asciende por una pendiente con inclinación de \( 1.0% \) (esto es, se eleva \( 1.0 m \) por cada \( 100 m \) horizontales) por medio de una tracción que lo jala con una fuerza de \( 3.0 kN \). La fuerza de fricción que se opone al movimiento del tren es de \( 4.0 kN \). La rapidez inicial del tren es \( 12 m/s \). ¿Qué distancia horizontal \( s \) recorrerá el tren antes de que su velocidad se reduzca a \( 9.0 m/s \)?
• Un anuncio publicitario pregona que cierto automóvil de \( 1 200 kg \) puede acelerar desde el reposo hasta \( 25 m/s \) en un tiempo de \( 8.0 s \). ¿Qué potencia promedio debe desarrollar el motor para originar esta aceleración? Dé su respuesta en watts y en caballos de fuerza. Ignore las pérdidas por fricción.

El torque (O MOMENTO DE TORSIÓN) \( \mathbf {(\tau)} \) alrededor de un eje, debida a una fuerza, es una medida de la efectividad de la fuerza para que ésta produzca una rotación alrededor de un eje. El torque se define de la siguiente forma: \[ \text {Torque} = \tau = rF sen \theta \]donde \( r \) es la distancia radial desde el eje al punto de aplicación de la fuerza y \( \theta \) es el ángulo agudo entre las direcciones de \( \mathbf{\vec {r}} \) y de \( \mathbf {\vec {F}} \), como se muestra en la figura 5-1a. Con frecuencia, esta definición se escribe en términos del brazo de palanca de la fuerza, que es la distancia perpendicular desde el eje a la línea de acción de la fuerza, como se muestra en la figura 5-1b. Como el brazo de palanca es igual a \( r sen \theta \), la ecuación del torque se reescribe como:\[ \tau = \text{(F) (brazo de palanca)} \]Las unidades del torque son newton-metro \( (N \cdot m) \). El torque puede ser positivo o negativo; es positivo cuando la rotación alrededor del eje es en sentido opuesto al movimiento de las manecillas del reloj y negativo cuando la rotación es en el mismo sentido en que se mueven las manecillas del reloj.


LAS DOS CONDICIONES PARA EL EQUILIBRIO de un cuerpo rígido bajo la acción de fuerzas coplanares son:

• La primera o condición de la fuerza: La suma vectorial de todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo debe ser cero:\[ \sum F_x = 0 \qquad \sum F_y = 0 \]donde se ha tomado al plano \( xy \) como el plano de las fuerzas coplanares.
  
  
• La segunda o condición del torque: Tome un eje perpendicular al plano de las fuerzas coplanares. Todas los torques que tienden a producir una rotación en el sentido del reloj onsidérelos como negativas, y las que producen una rotación contra el sentido del reloj, como positivas; la suma de todas las torcas que actúan sobre el objeto debe ser cero:\[ \sum \tau = 0 \]

EL CENTRO DE GRAVEDAD de un objeto es el punto en el cual se puede considerar que está concentrado todo su peso; esto es, la línea de acción del peso pasa por el centro de gravedad. Una sola fuerza vertical y dirigida hacia arriba, igual en magnitud al peso del objeto y aplicada en el centro de gravedad, mantendrá al cuerpo en equilibrio.

LA POSICIÓN DE LOS EJES ES ARBITRARIA: Si la suma de los torques es cero en torno a un eje determinado para un cuerpo que cumple la condición de fuerza, será cero para todo eje paralelo al primero. Generalmente se escoge el eje de tal forma que la línea de acción de la fuerza desconocida pase por la intersección del eje de rotación y el plano de las fuerzas. Entonces el ángulo \( \theta \) entre \( \mathbf{\vec {r}} \) y \( \mathbf {\vec {F}} \) es cero; en consecuencia, dicha fuerza desconocida particular ejerce un torque cero y por tanto no aparece en la ecuación del torque.

• Calcule el torque alrededor del eje A (que es perpendicular a la página) en la figura 5-2 debida a cada una de las fuerzas indicadas.

  
• Una viga metálica uniforme de longitud \( L=1m \) pesa \( 200 N \) y sostiene un objeto de \( 450 N \) como se muestra en la figura 5-3. Calcule la magnitud de las fuerzas que ejercen sobre la viga las columnas de apoyo colocadas en los extremos. Suponga que las longitudes son exactas.

  
• Un tubo uniforme de \( 100 N \) se utiliza como palanca, como se muestra en la figura 5-4. ¿Dónde se debe colocar el fulcro (punto de apoyo) si un peso de \( 500 N \) colocado en un extremo se debe balancear con uno de \( 200 N \) colocado en el otro extremo? ¿Cuál es la fuerza de reacción que ejerce el punto de apoyo en el tubo? (Asumir la longitud del tubo como \( L=2m \))

  
• ¿En qué punto de una pértiga rígida, uniforme y horizontal de \( 100 N \) se debe colgar un objeto de \( 0.80 kN \), de tal forma que una niña, colocada en uno de los extremos, sostenga un tercio de lo que soporta una mujer colocada en el otro extremo?
• En un tablón uniforme de \( 0.20 kN \) y longitud \( L=1.5m \) se cuelgan dos objetos: \( 300 N \) a \( L/3 \) de un extremo, y \( 400N \) a \( 3L/4 \) a partir del mismo extremo. ¿Qué otra fuerza debe aplicarse y en qué posición para que el tablón se mantenga en equilibrio?
• La escuadra (regla de ángulo recto) que se muestra en la figura 5-7 cuelga en reposo de una clavija. Está fabricada con una hoja de metal uniforme. Uno de los brazos tiene una longitud de \( L=50 cm \) y el otro tiene \( 100 cm \) de longitud. Calcule (a dos cifras significativas) el ángulo \( \theta \) que forma cuando está colgada.

  
• Examine el diagrama que se muestra en la figura 5-8a. La viga uniforme de \( 0.60 kN \) está sujeta a un gozne (pivote) en el punto \( P \). Calcule la tensión en la cuerda y las componentes de la fuerza de reacción que ejerce el gozne sobre la viga. Dé sus respuestas con dos cifras significativas.

  
• Un asta de densidad uniforme y \( 0.40 kN \) está suspendida como se muestra en la figura 5-9a. Calcule la tensión en la cuerda y la fuerza que ejerce el pivote en \( P \) sobre el asta.

  
• En la figura 5-10, las bisagras \( A \) y \( B \) mantienen una puerta uniforme de \( 400 N \) en su lugar. La bisagra superior sostiene todo el peso de la puerta. Calcule las fuerzas ejercidas en las bisagras sobre la puerta. El ancho de la puerta es \( h/2 \), donde \( h \) es la separación entre las bisagras.

  
• Una escalera se recarga contra una pared lisa, como se muestra en la figura 5-11. (Por pared "lisa" se debe entender que la pared sólo ejerce sobre la escalera una fuerza que es perpendicular a la pared. No existe fuerza de fricción.) La escalera pesa \( 200N \) y su centro de gravedad está a \( 0.40L \) desde el pie y a lo largo de la escalera, \( L \) es la longitud de la escalera y esta mide \( 3m \). a) ¿Cuál debe ser la magnitud de la fuerza de fricción al pie de la escalera para que ésta no resbale? b) ¿Cuál es el coeficiente de fricción estática?

  

Equilibrio bajo la acción de fuerzas concurrentes - fecha de calificación: Semana del 29 de mayo al 2 junio de 2023

LAS FUERZAS CONCURRENTES son todas las fuerzas cuyas líneas de acción pasan a través de un punto común. Las fuerzas que actúan sobre un objeto puntual son concurrentes porque todas ellas pasan a través del mismo punto, que es el objeto puntual.

UN OBJETO ESTÁ EN EQUILIBRIO bajo la acción de fuerzas concurrentes, siempre que no se esté acelerando.

LA PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO requiere que \( \sum \vec {\mathbf F} = 0 \), o bien, en forma de componentes, que\[ \sum F_x = \sum F_y = \sum F_z = 0 \]Es decir, la resultante de todas las fuerzas externas que actúan sobre el objeto debe ser cero. Esta condición es suficiente para el equilibrio cuando las fuerzas externas son concurrentes. Una segunda condición debe satisfacerse si el objeto permanece en equilibrio bajo la acción de fuerzas no concurrentes; esto se estudiará en la sección siguiente.

MÉTODO DE RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS (FUERZAS CONCURRENTES):

• Aísle el objeto por estudiar.
• Muestre, en un diagrama, las fuerzas que actúan sobre el cuerpo aislado (diagrama de cuerpo libre).
• Encuentre las componentes rectangulares de cada fuerza.
• Escriba la primera condición de equilibrio en forma de ecuación.
• Resuelva para determinar las cantidades requeridas.

EL PESO DE UN OBJETO \( (\vec {F}_W ) \) es la fuerza con que la gravedad tira al cuerpo hacia abajo.

LA FUERZA DE TENSIÓN \( (\vec {F}_T ) \) es la fuerza que actúa sobre una cuerda, un cable o una cadena (o, de hecho, sobre cualquier miembro estructural) y que tiende a alargarlo. La magnitud escalar de la fuerza de tensión es la tensión \( (F_T ) \).

FUERZA DE FRICCIÓN \( (\vec {F}_f ) \) es una fuerza tangencial que actúa sobre un objeto que se opone al deslizamiento del objeto a través de una superficie adyacente con la que está en contacto. La fuerza de fricción es paralela a la superficie y opuesta, en sentido, a su movimiento o del movimiento inminente.

LA FUERZA NORMAL \( (\vec {F}_N ) \) sobre un objeto que descansa por una superficie es la componente de la fuerza de soporte que es perpendicular a la superficie.

POLEAS: Cuando un sistema de varias poleas ligeras sin fricción tiene una cuerda simple continua alrededor de él, la tensión en cada trozo de la cuerda es igual a la fuerza aplicada al extremo de la cuerda \( (F) \) por algún agente externo. Así, cuando la carga es soportada por \( N \) trozos de esta cuerda, la fuerza neta entregada a la cuerda, la fuerza suministrada, es \( N \cdot F \). Con frecuencia, la polea adjunta a la carga se mueve con la carga y sólo es necesario contar el número de trozos de la cuerda \( (N) \) que actúan sobre dicha polea para determinar la fuerza suministrada.

• En la figura 4-1a la tensión en la cuerda horizontal es de \( 30 N \). Encuentre el peso del objeto.

  
• Una cuerda se extiende entre dos postes. Un joven de \( 90 N \) se cuelga de la cuerda como se muestra en la figura 4-2a. Encuentre las tensiones en las dos secciones de la cuerda.

  
• Una caja de \( 50 N \) se desliza sobre el piso con rapidez constante por medio de una fuerza de \( 25 N \), como se muestra en la figura 4-3a. a) ¿Cuál es el valor de la fuerza de fricción que se opone al movimiento de la caja? b) ¿Cuál es el valor de la fuerza normal? c) Determine \( \mu_c \) entre la caja y el piso.

  
• Determine las tensiones de las cuerdas que se muestran en la figura 4-4a, si el objeto soportado pesa \( 600 N \).

  
• Los objetos de la figura 4-5 están en equilibrio. Determine el valor de la fuerza normal \( F_N \) en cada caso.
  
• Para las situaciones del problema 4.5, determine el coeficiente de fricción cinética si el objeto se mueve con rapidez constante. Redondee sus respuestas a dos cifras significativas.
• Suponga que el bloque que se encuentra en la figura 4-5c está en reposo. El ángulo del plano se aumenta lentamente. A un ángulo \( \theta=42° \), el bloque comienza a deslizarse. ¿Cuál es el coeficiente de fricción estática entre el bloque y el plano inclinado? (El bloque y la superficie no son los mismos de los problemas 5 y 6.)
• Jalado por un bloque de \( 8.0 N \), como se muestra en la figura 4-6a, un bloque de \( 20 N \) se desliza hacia la derecha con velocidad constante. Calcule \( \mu_c \) entre el bloque y la mesa. Suponga que la fricción en la polea es despreciable.

  
• La carga que aparece en la figura 4-7 cuelga en reposo. Asumiendo que todas las cuerdas están verticales y las poleas no tienen peso ni fricción. a) ¿Cuántos segmentos de la cuerda soportan la combinación de la polea y la cuerda inferior? b) ¿Cuál es la tensión en la cuerda que se enreda en las poleas? c) ¿Cuánta fuerza ejerce la persona? d) ¿Cuánta fuerza actúa hacia abajo sobre el gancho del techo?
  
• En la figura 4-8 aparece una carga de \( 600 N \) que cuelga sin movimiento. Suponga que las cuerdas están todas verticales y que las poleas no tienen fricción ni peso. a) ¿Cuál es la tensión en el gancho inferior unido, mediante un anillo, a la carga? b) ¿Cuántas partes de la cuerda soportan la polea móvil? c) ¿Cuál es la tensión a lo largo de la cuerda? d) ¿Cuánta fuerza aplica la persona? e) ¿Cuánta fuerza actúa hacia abajo en el techo?
• Para la situación mostrada en la figura 4-9, encuentre los valores de \( F_{T1} \) y \( F_{T2} \) si el peso del objeto es de \( 600 N \).

  
• Las fuerzas coplanares siguientes tiran sobre un anillo: \( 200 N \) a \( 30.0° \), \( 500 N \) a \( 80.0° \), \( 300 N \) a \( 240° \) y una fuerza desconocida (que llamaremos \( F_x \)). Encuentre la fuerza y la dirección de la fuerza desconocida si el anillo está en equilibrio.
• En la figura 4-10 las poleas no tienen fricción y el sistema cuelga en equilibrio. Si \( F_{W3} \), el peso del objeto ubicado a la derecha, es de \( 200 N \), ¿cuáles son los valores de \( F_{W1} \) y \( F_{W2} \)?
  
• En la figura 4-11, ¿cuánto debe pesar el objeto que está a la derecha si el bloque de \( 200 N \) permanece en reposo y la fricción entre el bloque y la pendiente es despreciable?
• El sistema de la figura 4-11 permanece en reposo cuando \( F_W = 220 N \). ¿Cuáles son la magnitud y dirección de la fuerza de fricción en el bloque de \( 200 N \)?
• Encuentre la fuerza normal que actúa sobre el bloque en cada una de las situaciones de equilibrio que se muestran en la figura 4-12
  
• El bloque que se muestra en la figura 4-12a se desliza con una rapidez constante bajo la acción de la fuerza mostrada. a) ¿Cuán grande es la fuerza de fricción retardadora? b) ¿Cuál es el coeficiente de fricción cinética entre el bloque y la superficie?
• El bloque que se muestra en la figura 4-12b se desliza hacia abajo con rapidez constante. a) ¿De cuánto es la fuerza de fricción que se opone a su movimiento? b) ¿Cuál es el coeficiente de fricción de deslizamiento (cinética) entre el bloque y el plano?
• El bloque de la figura 4-12c empieza a deslizarse hacia arriba de la pendiente cuando la fuerza de empuje mostrada se incrementa a \( 70 N \). a) ¿Cuál es la fuerza de fricción estática máxima sobre él? b) ¿Cuál es el valor del coeficiente de fricción estática?
• Si \( F_W = 40 N \) en la situación de equilibrio que se muestra en la figura 4-13, encuentre \( F_{T1} \) y \( F_{T2} \).