Física y química

COLECCIÓN DE PROBLEAMAS RESUELTOS DE PRESIÓN
A- Cálculo de presión
1.- Calcula la presión sobre cada una de las caras de un ladrillo sabiendo que el
peso total es de 20 newton y sus dimensiones son 20cm, 10cm y 8 cm
Solución:
Área de la cara a:
A = 20 . l0 = 200cm2 = 2 10-2 m2
P = F / S = 20 N = l.000 Pa
2·10-2 m2
Área de la cara b:
2
A =20 . 8 =160cm2 = l,6·l0-2 m2
P= F/S=
20N= l.250Pa
1,6·l0-2 m2
Área de la cara c:
A= 10.8 = 80cm2 = 8· 10-3 m2
P = F / S = 20N = 2.500 Pa
8·10-3 m2
2.-Vamos a hacernos una idea de cómo es de grande un Pascal. Calcula la presión
que aplica un esquiador, de 70 kg de masa, sobre la nieve cuando calza unas botas
cuyas dimensiones son 30 x 10 cm y cuando se pone unos esquís de dimensiones 190
x 12 cm.
En los dos casosla fuerza que actúa sobre el suelo es la misma, el peso del esquiador:
P = m . g = 70 kg . 10 m/s2 = 700 N
En el caso de calzar botas, el peso se reparte entre la superficie de las dos botas:
S = 2 . 30 cm . 10 cm = 600 cm2 = 0,06 m2
con lo que la presión que actúa sobre el suelo, cuando está de pie es:
p = F/S = 700N / 0,06 m2 = 11.667 Pa
En el caso de calzar esquíes, la fuerza sereparte entre una superficie mayor:
S = 2 . 190cm . 12 cm = 4.560cm2 = 0,456 m2
con lo que la presión que actúa sobre el suelo, cuando está de pie es:
p = F/ S = 700N / 0,456 m2 = l.535 Pa
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A KENT
Departamento de Física y Química
4º ESO
b)El objeto de 400 kg hay que colocarlo en el pistón de mayor sección para que la
fuerza f que ejerce el operador se pueda multiplicar por 5, quees la relación entre las
dos secciones.
c) No podría levantar el objeto.
11.- Una prensa hidráulica está provista de dos émbolos, uno de 10 cm2 y otro de 1000 cm2 . Si se aplica en el menor una fuerza de 15 kp, ¿cuál es la fuerza que se ejerce en el émbolo mayor?
- Datos conocidos: FA = 15 kp, SA = 10 cm2, SB = 1 000 cm2
- Para trabajar en el SI transformamos los kp en N.
FA = 15kp = 15 .9,8N/ 1 kp = 147 N
- Calculamos la fuerza que se ejerce en el émbolo mayor: FB = FA . SB/ SA
FB = 147N . 1.000 cm2 / 10 cm2 = 14700N
- Respuesta: la fuerza que se ejerce en el émbolo mayor es de 14700 N.
12.- Calcular la fuerza que se debe ejercer sobre la sección pequeña de un tubo de gato neumático para levantar un coche que reposa sobre la sección mayor del tubo elevador, sabiendo queel coche pesa 1.000 N y la relación entre las dos secciones es de 1 a 10.
Como
f / s = F /S f = s/S
es decir,
f =10.000 x 1/10 = 1000N
es decir, bastaría poner en el émbolo una masa de 100 kg.
D-Principio de Arquímedes
13.-Imagina que pesas con el dinamómetro un objeto cuyo valor es de 1 newton en
el aire y al introducirlo en el agua totalmente pesaba 0,8 newton. Calcula el
volumende la piedra y su densidad. Dato: densidad del agua, d = l.000 kg/m3.
Solución:
El empuje producido por el agua es:E = 1 - 0,8 = 0,2 N. Como acabamos de ver que el
E = V.d.g
tenemos que:
0,20 = V 1.000 . 9,8;V= 2,04 l0-5m3 = 20,4cm3
Este volumen del líquido desalojado coincide exactamente con el volumen de la piedra.6

IES VICTORIA KENT
Departamento de Física y Química
4º ESOAhora calcularemos la masa de la misma y su densidad:
m = P/g = 1 newton = 0,l02 kg = 102 g
9,8m/s
d = m/V = 0,102kg = 5 . l03 kg/m3
2,04 l05 m3
14.-Una pieza metálica de forma cúbica, de 0,2 m de arista, se sumerge agua (dL =
1 000 kg/m3). ¿ Qué fuerza de empuje experimenta?
Datos conocidos: dL = 1 000 kg/m3, g = 9,8 m/s2
- Calculamos el volumen del cuerpo = Volumen del aguadesalojada VCUBO (arista)3 =
(0,2 m)3 = 0,008 m3
- Hallamos el valor de la fuerza de empuje: E = dL V g
E = 1 000 kg/m3 . 0,008 m3 . 9,8 m/s2 = 78,4 N
Respuesta: el cuerpo experimenta una fuerza de empuje de 78,4 N.
E = 13600 kg/m3 . 0,08 10-3 m3 . 9,8 m/s2 = 10,66 N
-
El peso aparente es la diferencia entre el peso real y la fuerza de empuje:
p' = p - E
p = 12N - 10,66 N = 1,34 N
-...