Preguntas PSU de Ciencias: fuerzas de acción y reacción

La Tercera Ley de Newton, también conocida como Principio de Acción y Reacción; nos dice que cuando un cuerpo P ejerce una fuerza sobre uno Q (acción), este último ejerce una fuerza de igual magnitud, pero en sentido opuesto sobre P (reacción).

Para más detalles, resolvamos el siguiente ejercicio del Demre:

Muchas veces se ve a electricistas encaramados en los postes del alumbrado eléctrico como se representa en la figura. Se puede considerar que el electricista está apoyado en el punto S y que la cuerda Q lo sostiene pasando por su cintura.

Al respecto, el electricista permanece en reposo debido a que:

A) el peso del electricista se anula con la tensión de la cuerda y la reacción en S.

B) el peso del electricista y la tensión de la cuerda se anulan.

C) la tensión de la cuerda Q y la reacción en S se anulan.

D) el peso del electricista se anula con la componente vertical de la reacción en S.

E) la tensión de la cuerda y la reacción en S son mayores que el peso del electricista.

Este ejercicio presenta una situación de equilibrio de fuerzas que debe ser analizada tomando en cuenta el carácter vectorial de tales fuerzas y las condiciones para que exista equilibrio de ellas dadas por las leyes de Newton.

Procesemos la información que nos entrega la imagen.

En ella hay fuerzas actuando sobre el electricista, que debemos identificar y que, para mayor claridad, se pueden observar en las siguientes dos figuras:

En la figura 1 tenemos las fuerzas peso (P) y tensión (T) ejercida por la cuerda. Mientras en la figura 2 se muestra el Par Acción-Reacción que corresponde a la fuerza de acción ejercida por el electricista sobre S y la fuerza de reacción del punto S sobre el electricista.

De lo anterior se tiene que T, P y la fuerza ejercida por S actúan sobre el electricista, tal como lo vemos en la figura 3, actuando sobre un mismo punto:

Como el electricista está en equilibrio, o sea, en reposo; la fuerza neta que actúa sobre él es cero. Es decir, la suma de las fuerzas T y F_S debe ser un vector de igual magnitud que P y orientación opuesta a él, por lo que compensa el efecto de P.

Ello significa que la opción A) es la clave de esta pregunta.

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