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FÍSICA II – ING. EN AGROINDUSTRIAS IPLA - 2011

EJERCICIOS BÁSICOS DE EMPUJE

1.- Un trozo de corcho de 40 cm ³ se coloca en éter (δ = 0,72 g/cm ³), si la densidad del corcho
es de 0,24 g/cm ³, ¿qué volumen queda sumergido?.
Respuesta: 13,3 cm ³
2) Se sumerge un cuerpo en agua y recibe un empuje de 65 N, ¿qué empuje experimentará en
éter (ρ = 0,72 gf/cm ³) y en ácido sulfúrico (ρ = 1,84gf/cm ³)?.
Respuesta: 45,9 N y 117,3 N
3) Un cuerpo pesa en el aire 2,746 N, en agua 1,863 N y en alcohol 2,059 N. ¿Cuál será la
densidad del alcohol y del cuerpo?.
Respuesta: 0,777 g/cm ³ y 3,11 g/cm ³
4) Un cubo de aluminio (δ = 2,7 g/cm ³) de 4 cm de lado se coloca en agua de mar (δ = 1025
kg/m ³), ¿flota o se hunde?.
Respuesta: Se hunde
5) Si el cubo del problema anterior se coloca enmercurio (δ = 13,6 g/cm ³), ¿flota o se hunde?.
Respuesta: No se hunde

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PAUTA CONTROL Nº 1 - 2009
FÍSICA DE FLUIDOS
Pregunta 1: Un cubo de madera de corcho tiene 20 cm de arista y pesa 6 kgf.

1.1 Determine si el cubo flota cuando se introduce en el agua y explicar por qué, en caso
afirmativo.
Si el peso del cubo es menor al empuje que elagua ejerce sobre él, el cubo flotará, pero si su
peso es mayor, el cubo se hundirá.
Una forma fácil de averiguar si el cubo flota, es sencillamente calculando su densidad y
comparándola con la densidad del agua; así, si su densidad es menor a la del agua, flotará y en
caso contrario se hundirá.
Calculemos la densidad del cubo:
Como el cubo pesa 6 kgf, su masa M será de 6 kg
Vcubo =0,2x0,2x0,2 m3 = 0,008 m3

ρcubo = Mcubo
Vcubo
ρcubo =

ρcubo = 750 kg/m3

6 kg
0,008 m3

Como ρagua = 1.000 kg/m3,

ρcubo < ρagua

por lo tanto, flota

1.2 Calcular el volumen de agua desplazado al flotar.
El Empuje deberá ser igual al peso del cubo para que se mantenga a flote, así:
E = ρaguaxgxVS = 6 kgf

(g: aceleración de gravedad)

Supongamos X = 0,2 m – Y
VS = 0,2x0,2xX =0,04xX m

(o sea, X es la profundidad sumergida del cubo)

3

E = 1.000 kg/m3xgx0,04xX m3 = 6 kgxg

despejamos m3, kg y g

40xX = 6
X = 0,15 m
Finalmente:
VS = 0,2 mx0,2 mx0,15 m = 0,006 m3

(se considera que X está en metros)

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1.3 Calcular el volumen emergente del cubo.
El volumen total del cubo es el volumen emergente más elvolumen sumergido:
Vcubo = VE + VS

0,008 m3 = VE + 0,006 m3

VE = 0,002 m3

Pregunta 2: El líquido del manómetro de tubo abierto de la figura es mercurio (Hg), y
dentro del depósito hay aire comprimido. La presión atmosférica es de 100.000 Pa.

2.1 Calcular la presión absoluta en el fondo del tubo en U (Pa).
La presión absoluta es la presión manométrica más la presión atmosférica:
PABS =PMAN + PATM
Por otro lado, la densidad del mercurio es de 13.600 kg/m3
En el fondo del tubo:
PMAN = 13.600 kg/m3x0,10 mxg = 1.360 kg/m2xg = 1.360 kgf/m2
un kg de masa multiplicado por g)

(recuerden, 1 kgf es igual a

PMAN = 1.360 kgf/m2 = 13.600 N/m2 = 13.600 Pa
(también recuerden que 1 kgf equivale a 10 N y que 1 Pa es igual a 1 N/m2)
Luego,
PABS = 13.600 Pa + 100.000 Pa = 113.600 Paen el fondo del tubo en U

2.2 Calcular la presión absoluta en el tubo abierto a 6 cm de la superficie libre (Pa).
PABS = PMAN + PATM
PMAN = 13.600 kg/m3x0,06 mxg = 816 kg/m2xg = 816 kgf/m2
PMAN = 8.160 N/m2 = 8.160 Pa
Luego,
PABS = 8.160 Pa + 100.000 Pa = 108.160 Pa

a 6 cm de la superficie libre

2.3 Calcular la presión absoluta del gas en el depósito (Pa).
La presión absolutadel mercurio calculada en el punto anterior es para 6 cm bajo la superficie
libre. A ese mismo nivel, el mercurio toma contacto con el aire comprimido y como a un mismo

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nivel las presiones de un líquido son iguales, en ese punto la presión absoluta será de 108.160 Pa.
Además, como la presión de un gas es la misma en todo el volumen que ocupa,...