54. Problema 5 de ESTÁTICA
Curso de Física para el grado 4° de Educación Secundaria Obligatoria (ESO) en España.
Clase No. 54: Problema 5 de Estática.
Tema: Estática en Sólidos.
Video producido por Julioprofe en asociación con el proyecto educativo CIBERMATEX (http://cibermatex.net).
Sitio Oficial de Julioprofe: http://www.julioprofe.net
 en este problema tenemos una romana, es decir un instrumento que sirve para pesar, vamos a representarlo por esta linea, ella se sujeta de este punto, vamos a esquematizarlo así y de este extremo cuelga el plato donde se encuentran las nueces, vamos a representarlo de esta manera, el plato y aquí están las nueces, tenemos un brazo de aquí a aquí de 2 centímetros y en este lado tenemos una pesa, es decir un bloque con una masa de 4 kilogramos que equilibra este instrumento, esta romana y la distancia que hay desde este punto hasta este es de 7 centímetros, vamos a despreciar esta parte de acá, esta realmente no nos interesa, nos interesa entonces es esta barra rígida llamada una romana que funciona basándose en el principio de las palancas de primer género, aquí tenemos el punto de giro, acá tenemos la resistencia y acá tenemos la potencia, bien entonces nos piden allá la masa de nueces que debemos colocar aquí para que este sistema se encuentre en equilibrio, vamos a identificar las fuerzas, tenemos el peso de este bloque, una fuerza dirigida hacia abajo, el peso se obtiene multiplicando la masa por la gravedad, 4 kilogramos por la gravedad que son 10 metros sobre segundo cuadrado nos da un peso de 40 newtons y para el caso de esta cantidad de nueces tenemos un peso que será igual a la masa, vamos a concielar esa masa en kilogramos, si esta masa vamos a suponer que ya está en kilogramos multiplicada por la aceleración de la gravedad que son 10 metros sobre segundo cuadrado, entonces nos quedaría 10 m, la masa por la gravedad y esto expresado en newtons, bien entonces tenemos en resumidas cuentas una barra rígida que tiene la posibilidad de girar alrededor de este punto que vamos a llamar O sometida a la acción de dos fuerzas en sus extremos, acá una fuerza de 10 m y acá una fuerza de 40 newtons, por lo tanto tenemos una situación de equilibrio rotacional y dice la condición de equilibrio rotacional que la sumatoria de torques o momentos con relación al punto de giro que en este caso es O debe ser igual a cero, para que no presente rotación en ninguno de los dos sentidos y permanezca la barra en posición horizontal, tomamos el sentido de giro contrario a las manecillas del reloj como positivo, entonces vamos a empezar por acá, la fuerza que actúa en el extremo izquierdo de la barra que es este peso de 10 m, ahí está la fuerza en newtons, la vamos a multiplicar por el brazo de palanca que sería dos centímetros, usualmente hemos dicho que las distancias deben expresarse en metros, pero esta vez podríamos dejarlas en centímetros de tal forma que no compliquemos más el ejercicio, de igual forma ahora más adelante veremos que los centímetros se cancelan, vamos a colocarle aquí los centímetros para mostrar la cancelación de unidades más adelante, el torque que produciría esta fuerza alrededor de este punto de giro sería contrario a las manecillas del reloj, es decir como dice acá, o sea que sería un torque positivo, si recordemos que torque es fuerza por brazo de palanca y tiene un signo de acuerdo al sentido de giro, pasamos al torque producido por la fuerza de 40 newtons, si esta fuerza está en newtons, esta también está en newtons, multiplicada por el brazo de palanca que sería 7 centímetros y esta fuerza alrededor de este punto produciría un torque, un giro en la dirección de las manecillas del reloj, por lo tanto sería un torque negativo y como no tenemos más fuerzas involucradas que produzcan torques, cerramos la ecuación igualándola a cero tal como dice la condición del equilibrio rotacional, bien multiplicamos aquí, esto nos quedaría 20m expresado en centímetros menos 40 por 7 son 280, ya están centímetros, repito hemos suprimido la unidad newtons de estas fuerzas, solamente estamos dejando los centímetros para ver más adelante cómo se cancela, bien vamos a continuarlo, por acá puede ser, pasamos 280 al otro lado, entonces nos queda 20m centímetros, igual este término pasa acá positivo a sumar con el cero, por lo tanto nos queda 280 con sus unidades que son centímetros, aquí podemos entonces apreciar cómo los centímetros se nos cancelan, por estar a ambos lados de la ecuación y de esta igualdad 20m igual a 280 vamos a despejar m, será igual a 280 dividido entre 20, efectuando esa división eso nos da un total de 14 y colocamos las unidades correspondientes a la masa que son los kilogramos, conclusión debemos colocar 14 kilogramos de nueces aquí en este plato para lograr equilibrar la romana que nos presenta este problema.
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