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P ROBLEMAS DE F´I SICA DE LOS P ROCESOS B IOL OGICOS

Aula Integral de F´ısica de los Procesos Biologicos
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R ELACI ON

Hidrost´atica
1. Aspirando a fondo, la presion
´ manom´etrica en los pulmones puede reducirse a −80 mm
Hg. ¿Cu´al es la altura m´axima a la que puede ser sorbida el agua en una pajita?
[Soluci´on: 1,09 m ]
♣ 2. Un tubo en forma de U se coloca verticalmente y se llenaparcialmente con mercurio. En
una de las ramas del tubo se vierte agua hasta conseguir que el desnivel entre las superficies libres del mercurio en ambas ramas sea de h = 0,7 cm. (a) ¿Qu´e altura alcanza la
columna de agua? (b) A continuacion
´ se vierte aceite en la otra rama del tubo hasta conseguir que las superficies libres del mercurio en las dos ramas se encuentren al mismo nivel,
para lo que seprecisa una columna de 12 cm de aceite. ¿Cu´al es la densidad del aceite?
agua
Hg

h

[Soluci´on: (a) 9,52 cm; (b) ρ aceite = 0,79 g/cm3 ]
3. Se aplica una fuerza de 4 N al e´ mbolo de una jeringa hipod´ermica cuya seccion
´ transversal
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tiene un a´ rea de 2,5 cm . (a) ¿Cu´al es la presion
´ (manom´etrica) en el fluido que est´a dentro
de la jeringa? (b) El fluido pasa a trav´es de una agujahipod´ermica cuya seccion
´ transversal
2
tiene un a´ rea de 0,008 cm . ¿Qu´e fuerza habr´ıa de aplicarse al extremo de la aguja para
evitar que el fluido saliera? (c) ¿Cu´al es la fuerza m´ınima que debe aplicarse al e´ mbolo
para inyectar fluido en una vena en la que la presion
´ sangu´ınea es 12 mm Hg?
[Soluci´on: (a) 1,6 × 104 N/m2 ; (b) 0,0128 N; (c) Fmin = 0,4 N]
♣ 4. Un recipiente lleno deagua est´a colocado encima de una b´ascula que indica un valor de 50
kp. ¿Qu´e valor indicar´a la b´ascula en cada una de las siguientes situaciones?: (a) Cuando
colocamos sobre el agua un trozo de madera que pesa 2 kp sin que se derrame agua;
(b) cuando colocamos en el fondo del recipiente una piedra de 2 kp sin que se derrame
agua; (c) Cuando el recipiente est´a inicialmente lleno hasta el borde, yse coloca el trozo de
madera de modo que el agua rebosa y cae fuera de la b´ascula.
[Soluci´on: (a) 52 kp; (b) 52 kp; (c) 50 kp ]
5. El peso aparente de un cuerpo en el agua es P1 = 4 kp y en un aceite de densidad ρ2 = 0,8
g/cm3 es P2 = 4,4 kp. Calcular (a) la masa del cuerpo y (b) su densidad.
[Soluci´on: (a) 6 kg; (b) 3 g/cm3 ]

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R ELACI ON

♣ 6. Un bloque cubico
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de acero flota sobre mercurio. Las densidades de acero y mercurio son
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ρacero = 7,8 g/cm y ρHg = 13,6 g/cm3 , respectivamente. (a) ¿Qu´e fraccion
´ del volumen
del bloque sobresale del mercurio?. (b) Si vertemos agua sobre el mercurio, ¿qu´e fraccion
´
de arista cubrir´a el agua si el bloque queda cubierto porella?
[Soluci´on: (a) 43 %; (b) 46 %]
7. Supongamos que repetimos el experimento original de Arqu´ımedes sumergiendo en agua
(ρ = 1 g/cm3 ) la corona del rey Herion
´ II, que tiene un peso real de 98 N pero aparenta
pesar 92,92 N totalmente sumergida. Averiguar si la corona es de oro (ρ oro = 19,3 g/cm3 ).
[Soluci´on: S´ı es de oro]
$1. ¿Cu´antos pinguinos
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de 10 kg puede soportar sin hundirse enel mar una placa de hielo de
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superficie 1 m y espesor 50 cm? (Tomar como densidad del agua del mar 1,025 g/cm3 y
como densidad del hielo 0,97 g/cm3 y suponer que la densidad de los pinguinos
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es mayor
que la del agua.)

Hidrodin´amica de fluidos ideales
♣ 8. Las esponjas de mar son animales que viven en el fondo marino cuya alimentacion
´ est´a basada en la continua filtracion
´ de agua. Laesponja tiene aberturas pequenas
˜ y grandes en
su superficie. El agua entre por las aberturas pequenas
˜ y sale por las grandes. La velocidad de flujo del agua que atraviesa una esponja es impresionante: es capaz de propulsar a
trav´es de ella un volumen de agua igual a su propio volumen cada cinco segundos. Durante mucho tiempo, los zoologos
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se hab´ıan preguntado como
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impulsa el agua una...