Problemas Fisica 4F

FISICA II
MTRO. ALEJANDRO SOSA JACOME
Fuerza y Presión en los Fluidos
Presión
1.- La bailarina y el coche
Responde a las siguientes preguntas:
a) ¿Que presión ejerce sobre el suelo un vehículo de 2000 kg, sabiendo que cada una de sus cuatro ruedas se apoya sobre una superficie de 30 cm2?
b) Una bailarina de 60 Kg, se apoya sobre la punta de uno de sus pies. Sabiendo que la superficie de la puntaes de 8 cm2, ¿Qué presión ejerce sobre el suelo?
c) ¿Cuál de los dos, el coche o la bailarina, ejerce más presión?

Solución: 
Cuestión a)
Datos
m = 1000 kg
S1rueda= 50 cm2 = 50 · 10-4 m2
S4ruedas = 4 · S1rueda = 200 · 10-4 m2
g=9.8 m/s2
Resolución
Para calcular la presión que ejerce el coche, debemos utilizar la siguiente expresión:
P=FS
De esta ecuación, nos falta conocer la fuerza que ejerceel coche sobre el suelo, o lo que es lo mismo, su peso (Fp). Teniendo en cuenta que Fp=m·g:
P=m⋅gS
Sustituyendo los valores que nos han proporcionado en la ecuación, obtenemos que:
P=1000 kg⋅9.8 m/s2200 ⋅ 10−4m⇒P=49000 Pa
Cuestión b)
Datos
m = 60 kg
S1pie= 8 cm2 = 8 · 10-4 m2
g=9.8 m/s2
Resolución
Para calcular la presión que ejerce la bailarina, utilizaremos la expresión de la cuestión anterior:P=m⋅gS⇒P=60 kg⋅9.8 m/s280 ⋅ 10−4m⇒P=73500 Pa
Cuestión c)
Aunque parezca increíble, una bailarina de tan solo 60 Kg ejerce más presión sobre el suelo con una pierna que un coche de 1000 Kg.










2.- La presión y la nieve
Un chico de 45 kg de masa se encuentra de pie sobre la nieve. Calcula la presión sobre ésta sí:
a) Se apoya sobre unas botas, cuyas superficies suman 400 cm2.
b) Se apoyasobre unos esquís de 150 × 22 cm cada uno. ¿Sabrías decir en qué situación se hundirá menos en la nieve? Razona la respuesta.
Solución: 
Cuestión a)
Datos
S = 400 cm2 = 0.04 m2
m = 45 kg
g = 9.8 m/s2
Aplicando la definición de presión:
P=FS⇒P=PesoS⇒P=m⋅gS⇒P=45⋅9.80.04⇒P=11025 Pa
Cuestión b)
Datos
S (1 esquí)= 150 cm x 22 cm = 1.5 m x 0.22 m = 0.33 m2
S (2 esquís) = 2 x S(1 esquí) = 2 x 0.33 = 0.66m2
m = 45 kg
g = 9.8 m/s2
Resolución
Aplicando nuevamente la definición de presión:
P=FS⇒P=PesoS⇒P=m⋅gS⇒P=45⋅9.80.66⇒P=668.18 Pa
Dado que con las botas el chico ejerce mucha más presión sobre la nieve, se hundirá más que si lo hace con los esquís.

Densidad
3.- Una masa aceitosa
Sabiendo que la densidad del alcohol es de 790 kg/m3 y la del aceite de oliva 910 kg/m3. ¿Cuál de los dos tiene más masa,el aceite o el alcohol, en un litro de estas sustancias?
Solución: 
Datos
dalcohol = 790 kg/m3
daceite= 910/kg/m3
Valcohol=Vaceite=1 l = 1 dm3 = 10-3 m3
 
Resolución
Sabiendo que la densidad de un cuerpo se obtiene por medio de la siguiente expresión:
d=mV
la masa a partir de la densidad, se puede obtener de la siguiente forma:
m=d⋅V
Dado que conocemos el volumen y la densidad de la masa y elalcohol, sustituyendo:
malcohol=790 kg/m3⋅10−3 m3 = 0.79 kgmaceite=910 kg/m3⋅10−3 m3 = 0.91 kg
Por tanto en un litro, el aceite tiene más masa.





4.- Presión de un cubo
Un cubo de aluminio de 5 cm de arista está apoyado en el suelo sobre una de sus caras. Calcula la presión en Pascales que ejerce sobre el suelo sabiendo que la densidad del aluminio es 2700 kg/m3.
Solución: 
Datos
lcubo = 5 cm =0.05 m
dcubo = 2700 kg/m3
g=9.8 m/s2
Resolución
Sabiendo que la fuerza que ejerce el cubo sobre el suelo es su peso, la presión se obtiene por medio de la siguiente expresión:
P=FS⇒P=PesoS⇒P=m⋅gS
Conocemos el valor de la gravedad y la superficie sobre la que actúa el cuerpo, aunque no conocemos su masa. Para calcularla, haremos uso de la definición de densidad:
d=mV ⇒m = d⋅V
Sustituyendo en laprimera ecuación obtenemos que:
P=d⋅V⋅gS
Si tenemos en cuenta que el volumen y la superficie del lado del cubo que apoya sobre el suelo se puede calcular de la siguiente forma:
S=lcubo⋅lcuboV=lcubo⋅lcubo⋅lcubo
La presión que ejerce el cubo será:
P=d⋅V⋅gS ⇒P=d⋅lcubo⋅lcubo⋅lcubo⋅glcubo⋅lcubo⇒P=d⋅lcubo⋅g ⇒P=2700⋅0.05⋅9.8 ⇒P=1323 Pa


Principio Fundamental de la Hidrostática
5.- Bajo presión
Un buceador...