PROYECTO SOLUCIONARIO ESTÁTICA
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Estática
Docente: José Alexander Puerto Bautista Libro: Mecánica Vectorial para Ingenieros - ESTÁTICA - BEER - novena edición
Equilibrio de cuerpos rígidos
Fuerzas distribuidas: centroides y centros de gravedad
Análisis de estructuras
Beer, 9.a Ed, Prob 2.1 Dos fuerzas P y Q se aplican en el punto A del gancho que se muestra en la figura. Si se sabe que P = 75 N y Q = 125 N, determine en forma gráfica la magnitud y la dirección de su resultante mediante a) la ley del paralelogramo, b) la regla del triángulo.
R = √ 2² + 32 - 2 (2) (3). Cos 100°
R = 3.88KN x=66.6
Beer, 9.ª Ed, Prob 2.5. La fuerza de 300 lb se debe descomponer en componentes a lo largo de las líneas a-a' y b-b'. a) Determine por trigonometría el ángulo a si se sabe que la componente a lo largo de a-a es de 240 lb. b) ¿Cuál es el valor correspondiente de la componente a lo largo de b-b?
7 bb' = (200N) Sen 102.97 Sen 450 x+B+45° = 180° b' α= 180°-45°-32.03°
Fbb = 276N
Beer, 9.a Ed,Prob 2.6. La fuerza de 300 lb se debe descomponer en componentes a lo largo de las líneas a-a' y b-b'. a) Determine por trigonometría el ángulo a si se sabe que la componente a lo largo de b-b es de 120 lb. b) ¿Cuál es el valor correspondiente de la componente a lo largo de a-a?
Beer, 9.ª Ed, Prob 2.99. Se usan tres cables para amarrar el globo que se muestra en la figura. Determine la fuerza vertical P que ejerce el globo en A, si se sabe que la tensión en el cable AB es de 259 N.
AC = (2.40m) i- (5.60m) j + (4.20m) k AD = - (5.60m) ^ - (3.30m) E TAB = TAB (AB) = TAB AB
= (-0.62-0.85) TAB
TAC = Tac laCl = TAC AC
(240 - 56 3 + 42 K) TAC
0.6 TAB + 24 TAC)² + (-0.8 Tag - $6 TAC-56 TAD TAD = THoLADI = TAD AD
TAB
+P) ŷ + (12 TAC - 332 TAD) £= 0
тас
-(-523-33-1) TAS
-0.6 TAB +
24 TAC =0 74
56 TAC - 56 TAD + P=0 74
TAB = 259 N → TAC = 74 (0.6) (259N)
P = 0.8(259N) +56 (479.15N) + 56 (535.66N)
P=1031NT
Beer, 9.a Ed,Prob 2.100. Se usan tres cables para amarrar el globo que se muestra en la figura. Determine la fuerza vertical P que ejerce el globo en A, si se sabe que la tensión en el cable AC es de 444 N.
P = 0.8 (240N) + 56 (444 N) + 56 (496.36N)
Beer, 9.a Ed, Prob 2.119 Dos trabajadores descargan de un camión un contrapeso de 200 lb de hierro fundido usando dos cuerdas y una rampa con rodillos. Si se sabe que en el instante mostrado el contrapeso está inmóvil, determine la tensión en cada cuerda si las coordenadas de posición de los puntos son A(0, 20in., 40 in.), B(40 in., 50 in., 0) y C(45 in., 40 in., 0), respectivamente. Suponga que no hay fricción entre la rampa y el contrapeso. (Sugerencia:Puesto que no hay fricción, la fuerza ejercida por la rampa sobre el contrapeso debe ser perpendicular a éste.)
AB = - (40) 2 + (70))-(40) F AB=90.n AC = (45)2 + (60)j-40k
TAB + TAC + W+N=0
45in
W = (-2001b)ĵ N = (1/3 - 1+1 F) N
TAB = TAB AB = (-11 +29-46) TAB
AB а
20in
TAC = TAC AC = a 2 + 12 g- & F.) The TAC
11 TAC) t + ( — TAB + 12 TAC + 2 N-2001b) j + (-1 TAB - 8 TACX. 123) = 0
Cero
- 1/1 TAB + of Tac = 0
TAC
+ 12 Tac + 2 N-200=0 √5
TAB
- 2 TAB - & TAC + 1 N = 0 k
247 TAC - 800 bb=0 17
TAC = 55.06116
→ TAB = 49 (55.061) = 17 q
Beer, 9.a Ed,Prob 3.1 El pedal para un sistema neumático se articula en B. Si se sabe que a =28°, determi el momento de la fuerza de 16 N alrededor del punto B descomponiendo la fuerza en sus componentes horizontal y vertical.
X = (0.17m) Cos 20° = 0.159748m
Y = (0.17m) Sen 20°-0.058143m
= (0.159748 m) (2.2268N) - (0.058143m (15.8443N) MB = 1.277 N.m
Beer, 9.ª Ed, Prob 3.8. Se sabe que es necesaria una fuerza vertical de 200 lb para remover, de la tabla mostrada, el clavo que está en C. Un instante antes de que el clavo comience a moverse, determine a) el momento alrededor de B de la fuerza ejercida sobre el clavo, b) la magnitud de la fuerza P que genera el mismo momento alrededor de B si a = 10° y c) la fuerza P mínima que genera el mismo momento respecto de B.
CA b) GMB = VA/B P Sen o 0 = 10° + (180°-70°) = 120°
800 (boin = (18 in). P den 120°
800 lb.in = (18) Pom Pmm = 44.4 lb (200
Beer, 9.ª Ed, Prob 3.9. Un malacate AB se usa para tensar cables a un poste. Si se sabe que la tensión en el cable BC es de 1 040 N y que la longitud d es de 1.90 m, determine el momento respecto de D de la fuerza ejercida por el cable C. Para ello descomponga en sus componentes horizontal y vertical la fuerza aplicada en a) el punto C y b) el punto E.
E Cos0=21 coso = 2.1 = 12
TX = TCB Coso = (1040N) (123) =
Sen O= 0.875 = 5
960N
a) Ty - TCB Seno - (1040) (15) = 100N
MD = (0.2m) (400 N) + (0.875m) (960N)
Beer, 9.a Ed, Prob 3.22. Los cables AB y BC se sujetan al tronco de un árbol muy grande para evitar que se caiga. Si se sabe que las tensiones en los cables AB y BC son de 555 N y 660 N, respectivamente, determine el momento respecto de O de la fuerza resultante ejercida por los cables sobre el árbol en B.
TBA = TBA BA = 555N (0.751-73 +6₤)
dBA
TBA = (-45N) i -(420N) J + (360 N) F TBC= IBC BC = 660N (4.25 5+75 +1 F)
dBc
TBC = (340N); - (560N); + (BON) F
B= TBA - TBC
B = - (295 N) 1-(980N); + (440N) K
Mo= (7m) [- (295 N); -(980N); + (440 N)F]
Mo= (3080 N.m) - (2065 Nom) F
Beer, 9.a Ed, Prob 3.39. Determine el ángulo formado por los tirantes AB y AC de la red de voleibol que se muestra en la figura.
Beer, 9.a Ed, Prob 3.39. Determine el ángulo formado por los tirantes AB y AC de la red de voleibol que se muestra en la figura.
AC = - (8ft) j +(6 ft) F AD = (4f+)? - (8 ft) ^ + (aft) k (-85+6k) (42 -85+k) = (10) (9) (050
AB = √(-6.5)² - (8)² - (2)²
= 10.5ft
AC = √(0)² + (-8)² - (2321
- 10 ft
AB - (6.5ft) - (8ft) ;-(2ft) f
AC = - (8 ft); (6 ft) k
AB. AC = (AB) (AC) Cos (-6. Si-8j+2k). (-85-6k) = (10.5) (10) (05 Cos=0.72381 0=43.6
Beer, 9.ª Ed,Prob 3.49. Para levantar una caja pesada, un hombre usa un bloque y un polipasto y los sujeta a la parte inferior de la viga I mediante el gancho B. Si se sabe que los momentos, de los ejes y y z, de la fuerza ejercida en B por el tramo AB de la cuerda son, respectivamente, de 120 N · m y -460 N⚫ m, determine la distancia a.
BA = (2.2m) î - (3.2m)j - (a) F y Y MD = х тва
My = 2.2 TBA d (N.m) My
Beer, 9.a Ed, Prob 3.71 Una placa en forma de paralelogramo se somete a la acción de dos pares. Determine a) el momento del par formado por las dos fuerzas de 21 lb, b) la distancia perpendicular entre las fuerzas de 12 lb si el par resultante de los dos pares es cero y c) el valor de a si d es igual a 42 in. y el par resultante es de 72 lb in. en el sentido de las manecillas del reloj.
F1=2116 F2 = 12 lb a M₁ = d₁ Fa M. = (16) (21)
-72 lb⋅rn = 336 lb.in-[(42 in) (fenx) (12 lb)]
Beer, 9.ª Ed, Prob 3.72. Un par M con magnitud de 18 N · m se aplica sobre el mango de un desarmador para apretar un tornillo en el bloque de madera mostrado.
Determine las magnitudes de las dos fuerzas horizontales mínimas que son equivalentes al par M si se aplican a) en las esquinas A y D, b) en las esquinas B y C y c) en cualquier parte del bloque de madera.
FBC c) F min d = dac
-0.32m
C dac = √10.32)² + (0.24)² √10.32)²+(0.24)²
18 Nm = 04 m - Fmin m
Beer, 9.ª Ed, Prob 4.19 La ménsula BCD está articulada en C y se une a una barra de control en B. Para la carga mostrada, determine a) la tensión en el cable y b) la reacción en C.
ΣMc = 0 Tx (0.18 m)-(240N) (0.4m)-(240N) (0.8m)=0
Tra 1600 N
Ty = 3 (1600N) = 1200N 2680N
Beer, 9.a Ed, Prob 4.61. Determine las reacciones en A y B cuando a 180 mm.
Beer, 9.ª Ed, Prob 4.99 La placa rectangular que se muestra en la figura pesa 80 lb y se sostiene mediante tres alambres verticales. Determine la tensión en cada alambre.
EMA = 0 VB/A TB; + √C/A * Tcj + √G/Ax (-wg) = 0 (162-10A) x (BJ + (16; + 10 A) + TCS + 10 E x C-w; to 1 G T B + + 1 0 T B ₁ + 16TCA-10 To? -10 w€ -0 10 TB-10=0 л
TA + 17.5+ 17.5-56=0
Beer, 9.ª Ed, Prob 4.106 Un brazo de 2.4 m de longitud se sostiene mediante un apoyo de rótula en C y por medio de dos cables AD y AE. Determine la tensión encada cable y la reacción en C.
AĔ = 0.82 +1.25 - 2.4 F
- AD = Tao (-0.85 +0 6; -2.4 k
EMC=0 ra x TAD + TAX TAE +rBr (3.6kN); =0
AE k
JAE + 1.2 F x ( -3.6 FN) =
TAD + 2.6
О 2.4
Cx-0.8 (2.6kN) + 0.8 (2.8 kN) = 0 → G-0
ΣFY=0: Cy+0.6 (2.6 KN) + 2.2 (2.8KN)-(3.6 KN)=0
Cy = 1.800 kN
Et₂ = OG-24 (2.6kN) - 24 (28 kN) = 0
Cz=4.801N
C= (1.800 KN); + (4.80 KN) R
Beer, 9.a Ed, Prob P5.5 y P5.8 Localice el centroide del área plana que se muestra en cada figura
TA. in³ 2800 x.in .in XA. in³
X EA = EX A (22973) 1658.41
YEA = ETA ÿ (1146.57)=26897
7=23.5'n
XEA = EXA x (1146.57) = 14147.0 x = 7.22 in ΥΣΑ ΣΤΑ
(22973)= 2196.8 x= 12.34 in 7 = 9.5610
Beer, 9.ª Ed, Prob P5.69 y P5.72. Para las cargas dadas determine las reacciones en los apoyos de la viga.
R₁ = 1 (12 ft) (200 lb/ft)= 8001b
P₁ = 1/2 (3 ft) (480/b/ft)=72016
R2= 1/2 (6ft) (60016/ft)=180016
Ra= (2ft) (600 16/ft) = 12001b EFx=0
P₂ = 1 (6 ft) (200lb/ft) = 200 (b
EMB=0: (2ft) (72016)-(4ft) (1800 lb)+ (6 ft) (y- (lft) (1200 lb)=0
Cy=236016 C= 23601b↑
AY=1000161
Beer, 9.a Ed, Prob P6.2 Utilice el método de los nuevos para determinar la fuerza en cada elemento de las armaduras que se muestran en las figuras. Establezca si los elementos están en intención o en compresión
para techo que se Beer, 9.ª Ed, Prob 6.11 Determine la fuerza en cada elemento de la armadura Howe muestra en la figura. Establezca si los elementos están en tensión o en compresión.
4 FBD + 4 FBE+ 4 (450016) = 0
3 FBD - 3 FBE 43 (1.500 16) - тоб
6001b
E+x=0
4 (1000lb) + 4 FDF = 0
3 (1000lb) - 3 (-1000lb) -6001b-FDE=0 FDE = 6001b[+]
Esto debido la simetría de la armadurad а
Beer, 9.a Ed, Prob 6.43 Una armadura Warren para puentes se carga en la forma que muestra la figura. Determine la fuerza en los elementos CE, DE y DF.
: Ky (62.5ft) - (6000 lb) (12.5ft)-(6000lb) (25ft) = 0
(⑦EMD=0: FCE (15ft) -(8900 lb) (18.75 lb) +(6000 (b)(6.25ft)=0 FCE=80001b[T]
ΣFy=0: 8400 lb-6000lb-15 FOE FDE = 26001b[T]
EME=O: 600016 (12.5ft)- (840016) (25ft) - FDF (15ft) = 0
FDF = 90001b[C]
Beer, 9.ª Ed, Prob 6.44 Una armadura Warren para puentes se carga en la forma que muestra la figura. Determine la fuerza en los elementos EG, FG y FH.
FFH (15 ft) + (3600 lb) (25 ft)=0 FFH = 6000lb [C]
Beer, 9.a Ed, Prob 6.75 Para el armazón y la carga que se muestran en la figura, determine la fuerza que actúa sobre el elemento ABC a) en B, b) en C.
120 mm 120 mm 120 mm b) ε Fx =0: Cx +200N-
Ety =0: Cy + 3 (125N)=0 Cy=75N↓
Beer, 9.a Ed, Prob 6.81 Para el armazón y la carga que se muestran en la figura, determine las componentes de todas las fuerzas que actúan sobre el elemento ABC.
(+ EMC = 0: - (18 kN) (4m) - Ay (3.6m)-0
Beer, 9.ª Ed, Prob 6.102 Para el armazón y la carga mostrados en la figura, determine las componentes de todas las fuerzas que actúan sobre el elemento ABE.
EM=0 (2400N) (1.2m)- Ey (4.8 m) = 0
(+ EMC = 0: B(4m)-(18kN) (6m)+ (20kN) (3.6m)=0
B=9KN→
EFx=0: Cx-18kN+9KN=0 Cx = 9 kN →
270 Cy 20k:0 "CY↑ Cy = 20kNT
EMA = 0: (4050 N) (2.7m) - Ex (5.4m) =
Beer, 9.a Ed, Excercise 4.92 Two drive belts pass over reels welded to a shaft supported by bearings at A and D. The reel at B has a radius of 30 mm, and the reel at C has a radius of 40 mm. Knowing that TB is 80 N and that the system rotates with a constant angular velocity, determine the reactions at A and D. Assume that the bearing at A exerts no axial thrust force and neglect the weights of the reels and the shaft.
ΣMA=0: (901 +3006) + (-805 + (2101+ 405) x (-TCE) + (301) x (Di + 0 5 + D₤²)=0 -7200k + 2400 (+210 Tc5-4 Tci + 300 Dy. - 30001=0
A= (56N)S₁ (48N)F - D=(24N); + (92N)F
Beer, 9.ª Ed, Excercise 4.93. Revisit problem 4.92, now assume that the reel at C is replaced by a reel with a radius of 50 mm.
EMA = 0; (901 +30k) (805) + (2101 +503) (-TCF) + (3001) (Di+DS_DF) = 0
-7200 18 + 2400 i + 210 Tcj-50 Ti + 300D, F-300D,J-0
A = (56 N); + (44.4N) F D= (24N)] + (33.6N) F