Laboratorio casero: coloca una manzana sobre un libro sostenido con las manos y luego sobre un papel sostenido con las manos. ¿Qué sucede y cómo se explica?

F_n = P FR = 0 (libro); F_n 0 (papel)

Dos personas tiran de una cuerda en sentidos opuestos con F1 = 45 N y F2 = 30 N. Calcula la fuerza resultante y determina si el sistema está equilibrado.

FR = 15 N (a favor de F_1), no hay equilibrio

Libro de Ciencias Naturales 9 EGB

Ministerio de Educación del Ecuador

187/226

Fuerzas equilibradas sobre un objeto

📄 teoria ciencias-naturales 🎓 secundaria · 9° EGB Ecuador 🇪🇨 EC 🗣 Español

Página 187

187 de 226

Anterior Página 187 / 226 Siguiente

Respuesta rápida

Equilibrio cuando FR = F1 - F2 = 0: objeto inmóvil (estático) o a velocidad constante (dinámico). Ej.: peso y fuerza normal se compensan; Fn = 20 N y FR = 0. Laboratorio: el libro sostiene la manzana, el papel se deforma.

📚 theory ciencias-naturales ⭐⭐ Dificultad 2/5 ⏱ 4 min lectura

Solución — Página 187

Ciencias Naturales 9° · 2025

Ejercicio 1

(Saberes previos)

¿Qué necesitas hacer para mantenerte en equilibrio mientras vas en bicicleta?

Mantener el centro de gravedad del sistema ciclista-bicicleta por encima de la base de apoyo (la línea imaginaria entre las dos ruedas).
Corregir las pequeñas caídas inclinando el cuerpo hacia el lado opuesto, de modo que las fuerzas se compensen.
Sostener la velocidad: una velocidad constante mantiene el equilibrio dinámico.

Respuesta orientativa: Mantener la velocidad, sostener la dirección con el manubrio y desplazar el cuerpo para alinear el centro de gravedad sobre la base de apoyo.

Ejercicio 2

(Desequilibrio cognitivo)

¿Cómo crees que la comprensión de las fuerzas que actúan sobre un objeto afecta a tu vida diaria?

Permite diseñar estructuras estables (puentes, sillas, edificios) que soporten cargas sin colapsar.
Explica por qué los objetos apoyados no se hunden en la superficie: peso y fuerza normal se anulan.
Ayuda a prevenir accidentes (no sobrecargar un estante, colocar bien la carga en una mochila).

Respuesta orientativa: Comprender las fuerzas equilibradas permite predecir si un objeto quedará inmóvil o se moverá, lo que es útil para el diseño de estructuras seguras, el transporte y la prevención de accidentes cotidianos.

Ejercicio 3

(Laboratorio casero)

Toma con tus manos un libro, coloca una manzana encima y observa el resultado. Ahora, toma con tus manos un papel y haz que alguien coloque la manzana encima. ¿Qué sucede? ¿Cómo se puede explicar este resultado?

Con el libro rígido: la manzana se sostiene, el libro apenas se flexiona y la manzana permanece en equilibrio estático.
Con el papel flexible: el papel se deforma y la manzana cae, pues no puede generar la fuerza de soporte necesaria.
Explicación: para que la manzana esté en equilibrio, la fuerza de soporte del material debe igualar en magnitud y sentido opuesto al peso: $F_{n} = P = m \cdot g$ .

Respuesta orientativa: Con el libro la manzana permanece en equilibrio porque el libro ejerce una fuerza normal igual al peso; con el papel se deforma y cae, ya que su rigidez insuficiente no permite generar una fuerza de reacción que compense el peso.

Ejercicio 4

(Comprensión del concepto)

Enunciado: Un objeto apoyado sobre una mesa experimenta un peso de $P = 20 \, \text{N}$ hacia abajo. ¿Cuál es la fuerza normal que ejerce la mesa y cuál es la fuerza resultante?

Identificamos las fuerzas: peso $P = 20 \, \text{N}$ hacia abajo y fuerza normal $F_{n}$ hacia arriba.
Como el objeto está en equilibrio, la resultante es nula: $FR = P - F_{n} = 0$ .
Sustituimos: $20 - F_{n} = 0$ .
Despejamos: $F_{n} = 20 \, \text{N}$ .

Respuesta

$F_{n} = 20 \, \text{N}$ hacia arriba y $FR = 0 \, \text{N}$ .

Ejercicio 5

(Aplicación de la fórmula)

Enunciado: Dos personas tiran de una cuerda en sentidos opuestos con $F_{1} = 45 \, \text{N}$ y $F_{2} = 30 \, \text{N}$ . Calcula la fuerza resultante y determina si el sistema está equilibrado.

Aplicamos la fórmula de la página: $FR = F_{1} - F_{2}$ .
Sustituimos los valores: $FR = 45 - 30$ .
Operamos: $FR = 15 \, \text{N}$ .
Comparamos con la condición de equilibrio: $15 \ne 0$ , por lo tanto no hay equilibrio.

Respuesta

$FR = 15 \, \text{N}$ en el sentido de $F_{1}$ ; el sistema no está equilibrado.

Contenido de la página

Tema 2: Fuerzas equilibradas sobre un objeto

Saberes previos

¿Qué necesitas hacer para mantenerte en equilibrio mientras vas en bicicleta?

Desequilibrio cognitivo

¿Cómo crees que la comprensión de las fuerzas que actúan sobre un objeto afecta a tu vida diaria?

▲ Mientras la intensidad de las dos fuerzas que tienen un sentido opuesto se compense, ninguno de los dos contendientes ganará.

▲ Lograr el balance requiere encontrar el punto exacto en el que las fuerzas que actúan sobre un cuerpo se compensan.

¿Qué son las fuerzas equilibradas?

Así como es posible modificar el estado o la aceleración de un cuerpo cuando aplicamos una fuerza sobre él, hay ocasiones en que la fuerza resultante de un sistema llega a un estado de equilibrio donde el objeto sobre el que actúa no se altera. Esto sucede cuando la diferencia de las fuerzas que componen el sistema equivale a cero, debido a que su intensidad y sentido se compensan o anulan entre sí. Entonces, el objeto en cuestión permanece inmóvil (equilibrio estático) o con una velocidad constante (equilibrio dinámico), a menos que este balance se rompa por la aparición de una nueva fuerza.

Este principio sirve de base para la rama de la física que toma el nombre de estática y que se expresa gracias a la siguiente fórmula:

$FR = F1 - F2$

Si $FR = 0$ , la resultante de este sistema es una fuerza equilibrada.

En la vida cotidiana podemos encontrar muchos ejemplos de sistemas de fuerza que están en equilibrio, aunque no nos percatemos de la compensación de sus componentes. Analicemos algunos de ellos:

Los objetos que están apoyados sobre una superficie horizontal se encuentran en equilibrio porque experimentan dos fuerzas que se contrarrestan: por un lado, está su peso que, por efecto de la gravedad, ejerce una fuerza que tira del objeto hacia abajo; por otro lado, la superficie sobre la que se asienta ejerce una fuerza en sentido opuesto que soporta al objeto y lo mantiene inmóvil, y se llama fuerza normal.

Equilibrio estático (figura)

Un ave posada sobre un soporte que descansa en una mesa azul: la flecha hacia arriba indica la fuerza normal y la flecha hacia abajo el peso del cuerpo.

Laboratorio casero

Ejemplos resueltos

Un libro de peso $P = 30 \, \text{N}$ descansa sobre una mesa horizontal. ¿Cuál es la fuerza normal que ejerce la mesa y cuál es la fuerza resultante?

Las fuerzas son el peso ( $P = 30 \, \text{N}$ , hacia abajo) y la fuerza normal ( $F_{n}$ , hacia arriba).
Condición de equilibrio: $FR = P - F_{n} = 0$ .
Sustitución: $30 - F_{n} = 0$ .
Despeje: $F_{n} = 30 \, \text{N}$ .

Respuesta: $F_{n} = 30 \, \text{N}$ y $FR = 0 \, \text{N}$ ; el libro está en equilibrio estático.

Tablas (2)

Tipo de equilibrio	Estado del objeto	Velocidad	Fuerza resultante
Equilibrio estático	Inmóvil	v = 0	FR = 0
Equilibrio dinámico	En movimiento	v = constante	FR = 0
Desequilibrio	Se acelera	v cambia	FR ≠ 0

Fuerza	Origen	Dirección	Ejemplo en la página
Peso	Gravedad	Hacia abajo	Peso del cuerpo sobre la mesa
Fuerza normal	Superficie de apoyo	Perpendicular y opuesta al peso	Mesa que sostiene al ave

Diagrama

flowchart TD
    A[Fuerzas que actúan sobre un objeto] --> B{¿FR = F1 - F2 = 0?}
    B -- Sí --> C[Equilibrio]
    C --> C1[Equilibrio estático: objeto inmóvil]
    C --> C2[Equilibrio dinámico: velocidad constante]
    B -- No --> D[Desequilibrio: el objeto se acelera]
    E[Peso: hacia abajo por la gravedad] -- se compensa con --> F[Fuerza normal: hacia arriba de la superficie]

Fórmulas y ecuaciones

$FR = F1 - F2$

Si $FR = 0$ , la resultante del sistema es una fuerza equilibrada (equilibrio estático o dinámico).

FR = F1 - F2

FR = 0 $\implies$ $\text{fuerzas equilibradas}$

P = m $\cdot$ g

$F_{n}$ = P $\quad$ ( $\text{en equilibrio sobre superficie horizontal}$ )

Glosario (7)

Fuerzas equilibradas: Fuerzas de igual intensidad y sentido opuesto cuya suma vectorial es cero, por lo que no modifican el estado de movimiento del objeto.
Fuerza resultante (FR): Fuerza equivalente a la suma de todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo; si vale cero, el sistema está en equilibrio.
Equilibrio estático: Estado en que el objeto permanece inmóvil porque la fuerza resultante es nula.
Equilibrio dinámico: Estado en que el objeto se mueve con velocidad constante (aceleración nula) porque la fuerza resultante es cero.
Fuerza normal: Fuerza que ejerce una superficie sobre un objeto apoyado en ella, dirigida perpendicularmente a la superficie y en sentido opuesto al peso.
Peso: Fuerza con que la gravedad atrae a un cuerpo hacia el centro de la Tierra; se calcula como P = m · g.
Estática: Rama de la física que estudia las condiciones de equilibrio de las fuerzas sobre los cuerpos.

Preguntas para practicar

¿Qué necesitas hacer para mantenerte en equilibrio mientras vas en bicicleta?

Mantener el centro de gravedad sobre la base de apoyo, corregir inclinaciones con el cuerpo y sostener una velocidad constante.

¿Cómo crees que la comprensión de las fuerzas que actúan sobre un objeto afecta a tu vida diaria?

Permite diseñar estructuras estables, entender por qué los objetos apoyados no se mueven y prevenir accidentes por cargas mal distribuidas.

¿Qué sucede al colocar una manzana sobre un papel sostenido con las manos en lugar de un libro? ¿Cómo se puede explicar este resultado?

El papel se deforma y la manzana cae porque su rigidez insuficiente no permite generar una fuerza normal igual al peso; el libro sí lo logra.

Temas y conceptos clave

Fuerzas equilibradasEquilibrio estático y equilibrio dinámicoFuerza resultante y estáticaPeso y fuerza normalFuerza resultante (FR)Compensación de fuerzas de igual intensidad y sentido opuestoCondición de equilibrio FR = 0Fuerza normalPeso por efecto de la gravedadEquilibrio estático (objeto inmóvil)Equilibrio dinámico (velocidad constante)

¿Te fue útil esta página?

Figuras de la página (2)

Dos manos empuñadas en un pulso o forcejeo; mientras las dos fuerzas de sentido opuesto se compensen, ninguno de los contendientes gana. — Figura 2 image

Esquema de equilibrio estático: un ave posada sobre un soporte en una mesa azul, con una flecha hacia arriba etiquetada 'Fuerza normal' y otra hacia abajo 'Peso del cuerpo'. — Figura 3 image

Preguntas que la gente también hace

¿Cuándo se dice que dos fuerzas están equilibradas?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

¿Cuál es la diferencia entre equilibrio estático y equilibrio dinámico?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

¿Qué es la fuerza normal y cómo se relaciona con el peso?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

📌 Antes de leer esto

• Concepto de fuerza e intensidad
• Vectores: magnitud, dirección y sentido
• Gravedad y peso de un cuerpo (P = m · g)
• Distancia y velocidad como magnitudes físicas

Siguiente tema sugerido

Fuerzas desequilibradas y movimiento (leyes de Newton)

📝 Transcripción de la página (texto seleccionable) 2282 caracteres

Tema 2 Fuerzas equilibradas sobre un objeto

¿Qué necesitas hacer para man- tenerte en equilibrio mientras vas en bicicleta? :

Desequilibrio cog

¿Cómo crees que la comprensión

de las fuerzas que actúan sobre

un objeto afecta a tu vida diaria? A. Lograr el balance requiere encontrar el punto exacto en el que las fuerzas que actúan sobre un cuerpo se compensan.

¿Qué son las fuerzas equilibradas?

Así como es posible modificar el estado o la aceleración de un cuerpo cuando aplicamos una fuerza sobre él, hay ocasiones en que la fuerza re- sultante de un sistema llega a un estado de equilibrio donde el objeto so- bre el que actúa no se altera. Esto sucede cuando la diferencia de las fuer- zas que componen el sistema equivale a cero, debido a que su intensidad y sentido se compensan o anulan entre sí. Entonces, el objeto en cuestión permanece inmóvil (equilibrio estático) o con una velocidad constante (equilibrio dinámico), a menos que este balance se rompa por la aparición de una nueva fuerza.

y E y A Mientras la intensidad de las dos fuerzas que tienen un sentido

opuesto se compense, ninguno de FR=Fi =F los dos contendientes ganará.

Este principio sirve de base para la rama de la fisica que toma el nombre de estática y que se expresa gracias a la siguiente fórmula:

Si FR =0, la resultante de este sistema es una fuerza equilibrada.

En la vida cotidiana podemos encontrar muchos Equilibrio estático ejemplos de sistemas de fuerza que están en equili- brio, aunque no nos percatemos de la compensación de sus componentes. Analicemos algunos de ellos:

Fuerza normal . a . Los objetos que están apoyados sobre una superficie

horizontal se encuentran en equilibrio porque experi- mentan dos fuerzas que se contrarrestan: por un lado, está su peso que, por efecto de la gravedad, ejerce una fuerza que tira del objeto hacia abajo; por otro lado, la superficie sobre la que se asienta ejerce una fuerza en sentido opuesto que soporta al objeto y lo mantiene inmóvil, y se llama fuerza normal.

del cuerpo

Laboratorio casero

in experimentos.

Toma con tus manos un libro, coloca una manzana enci- ma y observa el resultado. Ahora, toma con tus manos un papel y haz que alguien coloque la manzana encima.

¿Qué sucede? ¿Cómo se puede explicar este resultado?

Páginas cercanas