[BOLETIN 2: HIDROESTATICA, FLOTABILIDAD, BERNOULLI]
Prof(a). Sonia Fernández
1. Una esfera uniforme de plomo y una de
aluminio tienen la misma masa. ¿Cuál es la
razón entre el radio de la esfera de aluminio y
el de la esfera de plomo?
2. Un bloque cúbico de madera de 10 cm de
arista flota en la superficie de separación
entre aceite y agua, como se muestra en la
figura. La densidad del aceite es de 0,8 g/cm3.
La presión atmosférica es de 103.000 Pa.
3. Un tanque con un fondo plano de área A y
lados verticales se llena con agua con una
profundidad h. La presión es 1 atm en la
superficie. a) ¿Cuál es la presión absoluta en
el fondo del tanque? b) Suponga que un
objeto de masa M y densidad menor a la
densidad del agua se coloca en el tanque y
flota. No se desborda agua. ¿Cuál es el
aumento resultante de presión en el fondo
del tanque? c) Evalúe sus resultados para una
alberca con 1.50 m de profundidad y una base
circular de 6.00 m de diámetro. Dos personas
con masa combinada de 150 kg entran a la
alberca y flotan tranquilamente ahí.
Encuentre la presión absoluta original y el
aumento de presión en el fondo de la alberca.
4. Usted está preparando un aparato para hacer
una visita a un planeta recientemente
descubierto llamado Caasi, el cual tiene
océanos de glicerina y una aceleración
superficial debida a la gravedad de 4.15 m/s2.
Si el aparato flota en los océanos de la Tierra
con el 25.0% de su volumen sumergido, ¿qué
porcentaje se sumergirá en los océanos de
glicerina de Caasi?
5. ¿Cuántos metros cúbicos de helio se
requieren para levantar un globo con una
carga de 400 kg a una altura de 8 000 m?
(Considere ρHe = 0.180 kg/m3.) Suponga que el
globo mantiene un volumen constante y la
densidad del aire disminuye con la altura z de
acuerdo con la expresión ρaire = ρ0e-z/8 000,
donde z está en metros y ρ0 = 1.25 kg/m3 es la
densidad del aire a nivel del mar.
6. La presión superficial en Venus es de 92 atm,
y la aceleración debida a la gravedad ahí es de
0.894 g. En una futura misión exploratoria, un
tanque cilíndrico vertical de benceno está
sellado en el extremo superior, pero aun así
sigue presurizado a 92 atm justo por encima
del benceno. El tanque tiene un diámetro de
1.72 m, y la columna de benceno mide 11.50
m de alto. Ignore los efectos debidos a la
temperatura extremadamente alta de Venus.
a) Calcule la fuerza total ejercida sobre la
superficie interior de la base del tanque. b)
¿Qué fuerza ejerce la atmósfera de Venus
sobre la superficie exterior de la base del
tanque? c) Calcule la fuerza total interior que
ejerce la atmósfera sobre las paredes
verticales del tanque.
7. Por una tubería horizontal de 20 cm de
diámetro fluye agua con un flujo de volumen
de 30 m3 /min. (a) ¿Con qué rapidez sale el
agua en la boca de la tubería? (b) Si la tubería
está situada a 1,2 m de altura sobre el suelo,
como se muestra en la figura, ¿qué alcance
horizontal (x) tiene la corriente de agua desde
la salida?
8. Fluye agua por un tubo circular de sección
transversal variable, llenándolo en todos sus
puntos. a) En un punto, el radio del tubo de
0.150 m. ¿Qué rapidez tiene el agua en este
punto si la tasa estable de flujo de volumen en
el tubo es de 1.20 m3/s? b) En otro punto, la
rapidez del agua es de 3.80 m/s. ¿Qué radio
tiene el tubo en este punto?
