Física I - Ingeniería Electrónica

Práctico nº 8 HIDROSTÁTICA

Problema 1 Calcule la masa de un lingote de oro de 30 cm x 5 cm x 3 cm. ρoro = 19.320 Kg/m3

Problema 2 Una botella tiene 35.00 gr de masa cuando está vacía y 98,44 gr cuando está llena de agua. Si se la llena con otro líquido, la masa de la botella llena es de 88,78 gr. ¿Cuál es la densidad específica del nuevo líquido?

Problema 3 Estime la presión ejercida sobre el piso por una modelo de 50 kg que se para momentáneamente sobre uno de los tacos de su calzado (área = 5 cm2) y compárela con la ejercida por un elefante de 1.500 kg que se para en una sola pata (área = 500 cm2).

Problema 4 Un recipiente abierto contiene mercurio hasta una altura de 10 cm. Calcular en pascales, atmósferas y mm de mercurio la presión manométrica en el fondo del recipiente ρrel = 13,6

Problema 5 Calcule la diferencia hidrostática de la presión en la sangre entre el cerebro y los pies de una persona de 1,83 m de altura. Densidad de la sangre 1060 kg/m3.

Problema 6 El submarino Squalus, se sumergió a una profundidad de 73 m. Calcular la presión absoluta a dicha profundidad en Pa. Densidad relativa del agua de mar 1,025 kg/m3.

Problema 7 Si la altura de agua en una bañera es de 30 cm y el tapón de la misma tiene un radio de 2 cm, calcule: a) la presión en la cara superior y en la cara inferior del tapón y b) la fuerza mínima que hay que hacer para retirar el tapón

Problema 8 A una persona se le coloca una solución intravenosa como se muestra. Cuando la solución

es colocada a la altura 0,61 m que se muestra, la solución de nutrientes (1030 kg/m3) justo puede entrar en la sangre de la vena, ¿cuál es la presión manométrica de la

sangre en la vena?

Problema 9 Un coche se sale de la carretera en una curva y se hunde en un lago hasta una

profundidad de 5 m. La puerta es rectangular y mide 1,2 m x 0,7 m ¿qué

fuerza se debería aplicar sobre la puerta para salir del auto?

Problema 10 Un tubo en forma de U, en el cual sus extremos están abiertos a la atmósfera, contiene cierta cantidad de agua. En uno de sus lados se vierte aceite (sustancias que no se mezclan) hasta que llega a una distancia d = 12,3 mm sobre el nivel del agua, del otro lado; mientras que el nivel que se ha elevado el agua de su nivel inicial es a = 67,5 mm, como se muestra en la figura. Encuentre la densidad del aceite.

Problema 11 Un tubo en U como se muestra contiene tres líquidos inmiscibles A, B y C. Si las densidades de A y C son respectivamente 500 Kg/m3 y 300 Kg/m3 calcular la densidad del líquido B. Datos: ∆h1 = 15 cm, ∆h2

= 9 cm, d = 1 cm

Problema 12 En 1646 Pascal realizó el experimento que se muestra. El barril tiene una tapa de 0,12 m2

y está conectado a un tubo de 3,1 mm de radio. Llenó el barril con agua y luego fue echando agua hasta que reventó el barril cuando la columna alcanzó 12 m. Calcular la diferencia de presión entre ambas caras de la tapa b) la fuerza resultante sobre la tapa c) el peso de la columna de agua que rompió el barril

Problema 13 En un elevador hidráulico para automóviles (como se muestra en la figura) el área del pistón de entrada A1 = 4,510-4 m2 (cuya masa es despreciable), mientras que en el pistón de salida el A2 = 0,0715 m2 y su masa es 350 kg. ¿Qué fuerza F1

se necesita para sostener un automóvil de 1720 kg cuando las superficies inferiores de los pistones están al mismo nivel?

Problema 14 En la figura se muestra una prensa hidráulica que se utiliza para compactar basura, en donde los radios de los pistones de entrada y salida son 0,75cm y 6,0cm, respectivamente. Si la diferencia de altura entre los pistones es despreciable, ¿qué fuerza se aplica a la

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basura cuando la fuerza en el pistón de entrada es de 330N?

Problema 15 El émbolo grande de una prensa hidráulica tiene un radio de 20 cm. ¿qué fuerza debe aplicarse al émbolo pequeño de 2 cm de radio para elevar un coche de 1.500 kg de masa?

Problema 16 Una pieza de metal de volumen desconocido V se cuelga de una cuerda. Antes de sumergirla, la tensión en la cuerda es de 10 N. Después de sumergir la pieza de metal completamente en un recipiente con agua dulce, la tensión en la cuerda es 8 N. Cuál es la densidad del metal? Suponga que la cuerda es indeformable y de masa despreciable.

Problema 17 Una pieza de cobre (densidad específica 9,0) de 500g se suspende de un dinamómetro y se sumerge en el agua ¿qué fuerza indicará el índice del dinamómetro?

Problema 18 En condiciones normales la densidad del aire es 1,29 kg/m3 y la densidad del helio es 0,178 kg/m3. Un globo lleno de helio levanta una barquilla con un peso total de 2000 N. ¿Cuál debe ser el volumen del globo de helio?

Problema 19 Una balsa cuadrada de 3m de lado y 11cm de espesor está construida con una madera de densidad específica 0,6. ¿Cuántas personas de 70 kg pueden permanecer de pie sobre la balsa sin humedecerse los pies cuando el agua está en calma?

Problema 20 Un trozo grande de corcho pesa 0,285 N en el aire. Cuando se lo mantiene sumergido bajo el agua mediante un dinamómetro, se

lee en la escala del mismo 0,855 N. Hallar la densidad del corcho.

Problema 21 Una pieza de madera de 0,50 kg flota en el agua, pero en el alcohol se hunde (densidad específica 0,79). En éste tiene una masa aparente de 0,035 kg ¿cuál es la densidad específica de la madera?

Problema 22 ¿Qué fracción de un iceberg de hielo flota sobre la superficie del agua del mar, sabiendo que la densidad específica del hielo es 0,917 y la del agua de mar es 1,025?

Problema 23 Un bloque de madera tiene 60 cm de largo, 30 cm de ancho y 5cm de espesor. Su densidad relativa es de 0,6. ¿Qué volumen de plomo ha de sujetarse debajo de él para hundir el bloque en agua de modo que la superficie superior coincida justamente con el nivel del agua? Densidad del plomo: 11,34 g/cm3.

Problema 24 Una corona de aleación de plata y oro pesa 16 N cuando se la suspende de una balanza de resorte. Si se la sumerge en agua la balanza indica 15 N. ¿Cuál es la cantidad de oro que contiene la corona sabiendo que la densidad relativa del oro es 19,3 y la de la plata es 10,50?

Problema 25 Un vaso de masa 1 kg contiene 2 kg de agua y descansa sobre una balanza. Un bloque de 2 kg de aluminio (densidad específica 2,70) suspendido de un dinamómetro se sumerge en el agua. Determinar la lectura de ambas balanzas.

Problema 26 Un anillo muy delgado de 1,2 cm de radio se mantiene sobre la superficie del agua. Calcule el valor de la fuerza de la tensión superficial que lo sostiene. γ = 0,073 N / m). Ver figura.

Problema 27 Una hojita de afeitar rectangular flota

sobre agua dulce. Suponiendo que es rectangular y que sus medidas son 4 cm de largo por 2 cm de ancho, estime el valor máximo que puede tener la masa de la hojita de afeitar para que no se hunda. Suponga que el ángulo de contacto es nulo. γ = 0,073 N/m

Problema 28 Se introduce en el agua un bote vacío que tiene un pequeño orificio de 0,1 mm de radio.

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Si la tensión superficial del agua es 0,073 N/m ¿a qué profundidad empezará el agua a introducirse en el bote?

Problema 29 Un insecto de seis patas cuya masa m es de 0,002 g se apoya sobre la superficie del agua de un lago en calma. Si la base de la pata del insecto es aproximadamente de 0,02 mm de radio calcular el ángulo θ que forman el agua y la pata del insecto b) Si la masa del insecto creciera sin aumentar el radio r, el ángulo θ disminuye hasta alcanzar el valor 0° hasta que no podría ser sostenido por la fuerza de la tensión superficial. calcular el valor máximo de la masa que puede tener el insecto.

Problema 30 En el experimento que se muestra en la figura, se encuentra que el alambre móvil está en equilibrio cuando la fuerza hacia arriba F’ es de 3,4510-3N. El alambre tiene una longitud d = 4,85cm y su peso es 8,310-4N, ¿cuál es la tensión superficial del líquido?

Problema 31 Otro método para determinar la tensión superficial de un líquido es encontrar la fuerza necesaria para levantar y sacar un anillo de alambre de la superficie del líquido como se muestra en la figura de la izquierda. Si se utiliza un anillo de 5cm de diámetro, ¿cuál es la tensión superficial del líquido si, además del peso del anillo, se requiere una fuerza de2,310-3N para sacarlo del líquido?

Problema 32 Se introduce un tubo capilar dentro de un recipiente con queroseno. Su diámetro interior es de 0,60 cm. El ángulo de contacto con la superficie de vidrio es de 26°. A) Determine la altura del ascenso por capilaridad del queroseno en el tubo B) Suponga que el líquido en el recipiente es mercurio y el ángulo de contacto es 140º ¿qué efecto sucederá?, ¿cuánto vale h? ρqueroseno = 800 Kg/m3 ρmercurio = 13600 Kg/m3

Problema 33 El cloroformo asciende a una altura de 2,5 cm en un capilar de 0,015cm de radio. ¿Cuál

es la tensión superficial del cloroformo si el ángulo de contacto es de 10º? (=1483kg/m3)

COMPLEMENTARIOS

Problema 1. Una lata de estaño tiene un volumen total de 1.200 cm3 y una masa de 130 gr. ¿Cuántos gramos de balas de plomo podrían ponerse adentro de la lata sin que ésta se hunda? La densidad del agua es 1 gr/cm3 y la del plomo es 11.4 gr/cm3

Problema 2. Una fundición de hierro que contiene varias cavidades pesa 6,130 N en el aire y 3,970 N en el agua. ¿Cuál es el volumen de las cavidades de la fundición? ρ hierro = 7.870 Kg/m3

Problema 3 La presión atmosférica normal sostiene una columna de mercurio de 0,76 m de altura. Un barómetro de Hg consiste en un tubo de vidrio lleno de mercurio. ¿Cuál ha de ser el radio mínimo del tubo para que los efectos capilares sean menores que 1% de la altura de la columna?

Problema 4 (a) Deducir la expresión de la altura h a que se eleva por capilaridad un líquido en el espacio comprendido entre dos láminas paralelas introducidas en el mismo. (b) Se introducen en agua dos láminas de vidrio, paralelas entre sí separadas una distancia 0,5 mm; ¿qué altura alcanzará el agua entre ellas? Considere el ángulo de contacto nulo.

Problema 5 Un cascarón esférico hueco flota casi completamente sumergido en el agua. El diámetro externo mide 58,7 cm y la densidad del hierro es 7,87 g/cm3. Determine el diámetro interno del cascarón

Problema 6 Un bloque de madera tiene una masa 3,67 Kg y una densidad de 594 Kg/m3. Va a ser cargado con plomo para que flote en agua con 0,883 de su volumen sumergido. ¿Qué masa de plomo necesita a) si se encuentra en la parte superior del bloque y b) si está sujeto en la parte de debajo de la madera. La densidad del plomo es 1.14 x 104 Kg/m3

Problema 7 Una delgada película de agua de 80 pm de grosor se coloca entre dos placas de vidrio y forma un parche circular de 12 cm de radio. Calcule la fuerza normal requerida para separar las placas. γ = 0,073 N/m

Problema 8 Suponga que en un recipiente con cloroformo se introduce un capilar de radio r y el

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cloroformo asciende por éste hasta una altura de 1,8 cm. Si el ángulo de contacto es 10º encuentre el radio r del capilar. (=1483kg/m3)

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