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Partícula suspendida de dos hilos

De Laplace

1 Enunciado

Una partícula de peso 300 N cuelga de un techo horizontal sujeta por dos hilos (“1” y “2”). El hilo 1 forma un ángulo de 30° con la vertical, mientras que el hilo 2 forma uno de 60° con la vertical. ¿Cuánto valen, en módulo, las tensiones de los dos hilos?

2 Solución

Puesto que la masa está en equilibrio, la suma de las fuerzas que actúan sobre ella es nula

\vec{T}_1+\vec{T}_2+m\vec{g}=\vec{0}

proyectando sobre un sistema de ejes en el que el eje OX es el horizontal en el plano de los dos hilos y el eje Z es el vertical expresamos estas fuerzas como

\vec{T}_1 = -|\vec{T}_1|\mathrm{sen}(30^\circ)\vec{\imath}+|\vec{T}_1|\cos(30^\circ)\vec{k}=|\vec{T}_1|\left(-\frac{1}{2}\vec{\imath}+\frac{\sqrt{3}}{2}\vec{k}\right)

y

\vec{T}_2 = |\vec{T}_2|\mathrm{sen}(60^\circ)\vec{\imath}+|\vec{T}_2|\cos(60^\circ)\vec{k}=|\vec{T}_2|\left(\frac{\sqrt{3}}{2}\vec{\imath}+\frac{1}{2}\vec{k}\right)

siendo el peso

m\vec{g}=-mg\vec{k}

Puesto que la suma vectorial de las fuerzas se anula

-\frac{|\vec{T}_1|}{2}+\frac{\sqrt{3}|\vec{T}_2|}{2}=0\qquad\qquad \frac{\sqrt{3}|\vec{T}_1|}{2}+\frac{|\vec{T}_2|}{2}-mg=0

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