martes, 7 de mayo de 2019

Estática – 2 Cuerpo extenso – 17


Estática 2.17. Una varilla homogénea de 40 cm de longitud y peso despreciable, se encuentra en equilibrio sostenida en un extremo (A) por una articulación y en el otro (B) por una soga inextensible y de masa despreciable.
Sobre la varilla actúan las fuerzas verticales F1 y F2, según muestra la figura.
Siendo α = 30º; β = 60º; a = 20 cm y b = 4 cm; |F1|  = 5 kgf y |F2| = 10 kgf.




Calcular, expresándolas vectorialmente:

a) La fuerza que ejerce la soga sobre la varilla.

Apoyo articulado --- > Reacción Rx y Ry
Diagrama de Fuerzas




Equilibrio ----- > ∑ F = 0 y ∑ M = 0

∑ F  = RAy + RAx – F1 – F2  + T = 0 (vectorial)
Según x : RAx – Tx  = 0
Según y : RAy  - F1 – F2 + Ty = 0

∑ MA = RAx * 0 + RAy * 0 – F1 dF1 – F2 dF2 – T dT = 0

donde
RAx y RAy = fuerza de reacción del apoyo A
F1 = fuerza 1 = 5 kgf
dF1 = distancia de F1 al punto A, perpendicular a F1 = (a+b) sen 30º = 0,24 m 0,5 = 0,12 m
F2 = fuerza 2 = 10 kgf
dF2 = distancia de F2 al punto A, perpendicular a F2 = a sen 30º = 0,20 m 0,5 = 0,10 m
T = tensión de la soga
dT = distancia AB = 0,40 m
Tx = tensión de la soga según x = T sen 60º
Ty = tensión de la soga según y = T cos 60º

Reemplazando en las ecuaciones
Según x --- > RAx – T sen 60º  = 0
Según y --- > RAy  - 5 kgf  – 10 kgf + T cos 60º = 0

∑ MA =  – 5 kgf 0,12 m  – 10 kgf 0,10 m + T 0,40 m  = 0

Despejando T de la última ecuación
|T| = (5 kgf 0,12 m  + 10 kgf 0,10 m) / 0,40 m = 4 kgf < ---------- módulo de la tensión

Tx = 4 kgf sen 60º = 3,46 kgf
Ty = 4 kgf cos 60º = 2 kgf
T = (-3,46 kgf ; 2 kgf)  < -------- tensión en coordenadas cartesianas


b) La fuerza que hace la articulación en A sobra la varilla.

Reemplazando Tx y despejando RAx de la primera ecuación
RAx = 3,46 kgf  <---------- reacción del apoyo según x

Reemplazando Ty y despejando RAy de la segunda ecuación
RAy  =  5 kgf  + 10 kgf - 2 kgf = 13 kgf  < ---------  reacción del apoyo según y

RA = (3,46 kgf ; 13 kgf)  < -------- reacción del apoyo A en coordenadas cartesianas

11 comentarios:

  1. Noemi, buenas, una consulta porque la reacción en x es positiva y la tension negativa?

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  2. Fijate en el sistema de ejes.
    Los ejes definen x positivo a la derecha e y positivo a la altura

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  3. Hola Noemi por qué la RaY va hacia arriba ??

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  4. Fijate en el sistema de ejes.
    Según el eje y las dos fuerzas F1 y F2 van hacia abajo, para equilibrarlo se necesita una fuerza hacia arriba (la reacción en la articulación)

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  5. Este comentario ha sido eliminado por el autor.

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  6. Hola Noemi, una consulta porque en la sumatoria de momentos pones T y no Ty, porque la Tension (T) no corresponde a ningún eje.

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  7. Esta es una ecuación vectorial (son todos vectores)

    ∑ F = RAy + RAx – F1 – F2 + T = 0

    Cuando se descompone en los ejes x e y

    Según x --- > RAx – Tx = 0
    Según y --- > RAy - F1 – F2 + Ty = 0

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    Respuestas
    1. AAA gracias. Tmb me genero duda porque pusiste T y no TY o Tx en

      ∑ MA = RAx * 0 + RAy * 0 – F1 dF1 – F2 dF2 – T dT = 0

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  8. ∑ MA = RAx * 0 + RAy * 0 – F1 dF1 – F2 dF2 – T dT = 0

    Como α = 30º y β = 60º; α + β = 30º + 60º = 90º
    El momento de la Tensión (T dT) donde dT es la longitud de la barra

    Momento = Fuerza * distancia
    la distancia se mide perpendicularmente desde el punto de origen de los momentos y la dirección de la fuerza

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  9. Hola Noemi , una consulta en esta parte :
    Tx = tensión de la soga según x = T sen 60º porque no T cos 60º si esta en el eje x es horizontal y es cateto adyacente :cos α

    Ty = tensión de la soga según y = T cos 60º y esta tiene que ser sen α ... no entiendo me puedes explicar por favor .

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  10. El cateto adyacente de beta (60º) es el eje "y"
    Fijate en la grafica

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