fluidos

IES VICTORIA KENT
Departamento de Física y Química
4º ESO
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 m2Área de la cara b:
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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 sepone unos esquís de dimensiones 190
x 12 cm.
En los dos casos la 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 / 0,06m2 = 11.667 Pa
En el caso de calzar esquíes, la fuerza se reparte 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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3.- Una persona de 80 kg se encuentra de pie sobre la nieve. Si lasuperficie total de
apoyo es de 650 cm2, ¿cuál es la presión que ejerce sobre la nieve?
- ¿Cuál sería la presión si estuviera provista de esquíes de 2 m de largo por 0,15 m
de ancho? Expresa esta presión en atmósferas técnicas.
- La presión es la fuerza dividida entre la superficie. En este caso, la fuerza ejercida es
el peso. Calculamos el peso:p = m g
p = 80 kg 9,8m/s2 = 784 N
- La superficiede apoyo la expresamos en m2:
S = 650 cm2 · 1m2 / 10.000 cm2 = 0,065 m2
- A continuación, calculamos la presión: P = 784N / 0,065 m2 = 12061,5 Pa
- Calculamos la nueva superficie de apoyo. Se trata de un rectángulo de base 2 m y
altura 0,15 m: S = 2 m . 0,15 m = 0,30 m2
-
Con la nueva superficie, calculamos la nueva presión: P = F /S
P = 784 N / 0,30 m2 = 2613,3 Pa
No hemos tenidoen cuenta el peso de los esquíes.
-
Para expresar este último valor en at, debemos transformar los N en kp y los m2 en
cm2.
2613,3 Pa = 2613,3 N/ m2. 1 kp/9,8N . 1 m2 / 10000 cm2 = 0,027 kp/ cm2 = 0,027 at
4.- Comparar las presiones ejercidas por el tacón de aguja de un zapato de señora, la oruga de un tanque y el esquí del esquiador. Los resultados obtenidos, ¿se ajustan a lo esperadoantes de realizar los cálculos?
Una señora tiene aproximadamente una masa de 50 kg, es decir un peso de 500 Newton. El tacón tiene una superficie estimable de 1 cm2. Al apoyar todo su peso en el tacón, la presión será
P = 500 N/1 cm2 = 500N/10-4 m2 = 5 x l06Pa
Un tanque medio tiene una masa de 40 toneladas, cuyo peso se reparte entre las dos
orugas, que tienen
unas dimensiones de 8 m delargo x 0,5 m de ancho. Cada oruga soporta una presión de
masa =40 Tn = 400.000 kg.
Peso total = 40.000 x 10 = 400.000 N
superficie de una oruga = 8 m x 0,5 m =4 m2
presión en una oruga = 200.000/4 = 50.000 Pa
Un esquiador medio tiene una masa de 80 kg, equivalentes a 800 N de peso. La longitud
de un esquí es 2,2 m y el ancho 0,2 m, con una superficie de 0,44 m2. La presión en un
esquí es
P= 400/0,44 = 909 Pa
Sorprendentemente la señora ejerce más presión que el tanque y el esquiador.
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B- Cálculo de presión hidrostática
5.- Si añadimos un volumen de 30 cm3 de agua dentro del tubo, ¿cuál será la
presión hidrostática (debida al agua) en el punto donde se ha colocado la base
(placa) del tubo? Dato: Splaca...