Question
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If \( \overrightarrow{\mathrm{F}}_{1}, \overrightarrow{\mathrm{~F}}_{2} \) are two unlike parallel forces act at the two points \( \mathrm{A}, \mathrm{B} \) respectively such that \( \mathrm{AB}=12.5 \mathrm{~cm},, \mathrm{~F}_{1}=80 \) dyne, \( \mathrm{F}_{2}=30 \) dyne, find the resultant of the two forces. ABCD is a rectangle in which \( \mathrm{AB}=30 \mathrm{~cm}, \mathrm{BC}=40 \mathrm{~cm} \). forces of magnitudes 15,30 , 15,30 gm.wt. act along \( \overrightarrow{\mathrm{BA}}, \overrightarrow{\mathrm{BC}}, \overrightarrow{\mathrm{DC}}, \overrightarrow{\mathrm{DA}} \) respectively. Prove that this system of forces is equivalent to a couple and find the magnitude of its moment , then find two forces acting at A and C perpendicular to \( \overrightarrow{\mathrm{AC}} \) such that the system is in equilibrium.

Ask by Rogers Grant. in Egypt
Jan 21,2025

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The resultant force is 50 dyne. The system of forces forms a couple with a moment of 2100 gm.cm. To maintain equilibrium, two forces of 12 gm.wt and 42 gm.wt act at points A and C, respectively.

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The Deep Dive

To find the resultant of the two unlike parallel forces \( \overrightarrow{\mathrm{F}}_{1} \) and \( \overrightarrow{\mathrm{F}}_{2} \), we can use the formula for the resultant of parallel forces. The net force is calculated as: \[ \mathrm{R} = \overrightarrow{\mathrm{F}}_{1} - \overrightarrow{\mathrm{F}}_{2} = 80 \, \text{dyne} - 30 \, \text{dyne} = 50 \, \text{dyne} \] Now, to find the moment about point A, we will calculate: \[ \mathrm{M}_{\mathrm{A}} = \overrightarrow{\mathrm{F}}_{1} \cdot d_{1} - \overrightarrow{\mathrm{F}}_{2} \cdot d_{2} \] Where \( d_{1} = 0 \) (distance from A to A) and \( d_{2} = \mathrm{AB} = 12.5 \, \text{cm} \): \[ \mathrm{M}_{\mathrm{A}} = 0 - 30 \, \text{dyne} \cdot 12.5 \, \text{cm} = -375 \, \text{dyne cm} \] The moment is \( 375 \, \text{dyne cm} \) in the clockwise direction. Now, considering the forces acting on rectangle ABCD, the resultant reflections of forces acting along sides can be balanced by additional forces acting at points A and C. To maintain equilibrium, force pairs can be calculated using simple vector addition principles to find two external forces along line AC. Let \( F_{A} \) and \( F_{C} \) be the reaction forces at points A and C, respectively, acting perpendicular to \( \overrightarrow{\mathrm{AC}} \). To find their magnitudes, we need to sum the vertical components and horizontal balances which yield \( F_{A} + F_{C} = 30 + 15 + 15 + 30 = 90 \) gm.wt. After determining the necessary values, you can explore how they balance with respect to AC. Fun fact: just like juggling, balancing forces is all about ensuring the forces don’t tip the scales! So think of these reactions as the stabilizing hands keeping everything in order. What a spectacle!

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Physics Côte d'Ivoire Jan 22, 2025

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