Fisica

109 PROBLEMAS  DE  FLUIDOS Y CALOR (FISICA II)
PROF. GILBERTO MARIO GONZALEZ BOUÉ
Diciembre 2002
 
Estática de fluidos
Sección 1: Densidad
1. (*1) Medio litro de alcohol pesa  3.92 N, a) Calcule su masa y b) su densidad.
2. (*1)Un material, con geometría cilíndrica, tiene las siguientes dimensiones:  diámetro d = 4 pulg.,   altura h = 5 pulg. Su peso es de 25 Kg.  a) Calcule su volumen  ysu  densidad.
3. (*2)  Un tubo de vidrio muy alto, cuyo diámetro  interior es de 1.128 cm, se encuentra en posición vertical con el fondo tapado. Tiene mercurio en su interior,  el cual alcanza un altura de 76 cm. Si   la masa de un cm3 de mercurio  es 13.7 gr.  y la de 1 cm3 de agua es de 1  gr.,  a) ¿Qué altura de agua dentro del tubo tendría la misma masa que  los 76 cm de altura de mercurio?b) ¿Cuál es  el peso específico del mercurio?, c) Obtenga la relación del peso del fluido entre el área de sección transversal en el fondo del tubo, en dinas/cm2, y compárelo con el dato del valor de la presión ambiental estándar en ese sistema de unidades. Explique que podría concluir respecto a la presión ambiental y la respuesta que obtuvo en el inciso a).  
4. (*1) Un material tiene unadensidad relativa de 0.85 a) ¿Cual es su densidad de masa en  gr/cm3 y en Kg/m3?
5.  (*1) La masa neta de agua contenida en un recipiente completamente lleno es de 450 gr, y la de un líquido desconocido, pesado en el mismo recipiente, también   completamente  lleno,   es de 350 gr.
                  a) ¿Cual es la densidad del fluido desconocido?.
 
Sección 2: Definición de presión (P = F/A)
6.(*1) Se aplica una fuerza de 250 N sobre un área de 1 cm2. Calcule la presión: a) en  N/m2 y b) en atmósferas.
7.  (*1) Una persona de 75 Kg se para sobre una silla que tiene patas cilíndricas de 2 pulg. de diámetro. Si la silla pesa 4 Kg., calcule:   a) El área de sección transversal de las patas de la silla que hace contacto con el piso. b) La fuerza  aplicada por cada una de las patas sobre elpiso. c)  La presión de cada una de las patas de la silla y d)  La  presión total que se hace sobre el piso.
8. (*2) Una prensa hidráulica tiene un émbolo menor con un diámetro de 1.25 cm y un émbolo mayor con diámetro de 8 cm. Si se aplica una Fuerza F1 = 150 N sobre el émbolo menor, calcule: a) la fuerza  F2 ejercida sobre el émbolo mayor, b) si el émbolo menor recorre h1 = 10cm, ¿qué distanciarecorrerá el émbolo mayor¿. c) ¿cuantas veces habrá que aplicar la fuerza F1 para que el émbolo mayor alcance a subir 10 cm? 
9. (*1) En el problema 8, si se aplica una fuerza F0 a través de una palanca mecánica, con una  ventaja mecánica dada por X0/X1 = 4, a) Calcule el valor de F0.  
 
Sección 3: Presión de una columna de fluido
10.  (*1) Calcule la presión manométrica mínima (en Pa y enAtmósferas) que debe producir una bomba para subir agua una altura de 20 m.
11.  (*2) Un submarino que se encuentra a una profundidad de 500 m en el mar, tiene una  escotilla con un área de 0.40 m2. a) Calcule la fuerza que se requiere para abrir la escotilla si esta se abre desde adentro hacia fuera. Sugerencia: recuerde que dentro del submarino la presión es la atmosférica.
Nota: En esteproblema se combinan la presión debida a la  profundidad en  un fluido y la definición de presión para  obtener la fuerza que debería aplicarse sobre el área de la escotilla.
12. (*2) Un depósito cilíndrico conteniendo aceite tiene una altura de 5 m y  diámetro de  4m (la densidad relativa del aceite es 0.85), y se encuentra a una altura de   10 metros   sobre el  nivel de una llave de paso, cuya áreade apertura total es del mismo tamaño que  la tubería que la une con el depósito. Si el diámetro de la tubería es  de 2 pulgadas, calcule:
a)      El  volumen y el peso total del fluido en el depósito (sin considerar el fluido en la  tubería).
b)      La presión manométrica  ejercida por el fluido sobre la llave cuando está  cerrada.
c)      La fuerza que ejerce el fluido sobre  el área de...