Resueltos

PROBLEMAS RESUELTOS FISICA UNIVERSITARIA

CAPITULO 14

VOLUMEN 1

EDICION 11 SEARS ZEMANSKY

Sección 14.1 Sección 14.2 Sección 14.3 Sección 14.4 Sección 14.5 Sección 14.6

Densidad Presión de un fluido Flotación Fuerzas de flotación y principio de Arquímedes Ecuación de BERNOULLI Viscosidad y turbulencia

Erving Quintero Gil Ing. Electromecánico Bucaramanga – Colombia 2010

Paracualquier inquietud o consulta escribir a: quintere@hotmail.com quintere@gmail.com quintere2006@yahoo.com

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Problema 14.1 Sears Zemansky En un trabajo de medio tiempo, un supervisor le pide traer del almacén una varilla cilíndrica de acero de 85,8 cm de longitud y 2,85 cm de diámetro. ¿Necesitara usted un carrito? (Para contestar calcule el peso de la varilla)

w = m*g = ρ* V*g
ρ = 7,8 *103 kg/m3 (densidad del acero) V = volumen de la varilla de acero g = gravedad = 9,8 m/seg2 V = área de la varilla * longitud de la varilla d = diámetro de la varilla = 2,85 cm = 0,0285 metros l = longitud de la varilla = 85,8 cm = 0,858 m

V = 6,3793 * 10-4 * 0,858 = 5,4735 * 10-4 m3

3.14 * (0,0285) 2 3,14 * 0,00081225 0,002551 area de la varilla = = = = = 6,3793 * 10 -4 m 2 4 4 4 4
w = ρ*V*g

π d2

w = 7,8 * 10 3

kg m * 5,4735 * 10 -4 m 3 * 9,8 = 41,83 Newton 3 m seg 2

No es necesario el carrito.

Problema 14.2 Sears Zemansky El radio de la luna es de 1740 km. Su masa es de 7,35 * 1022 kg. Calcule su densidad media? V = volumen de la luna R = radio de la luna = 1740 km = 174 * 104 m

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m = masa de la luna = 7,35 * 1022 kg.

4 V = *π * r3 3 3 4 V = * 3,14 * 174 *10 4 3 4 V = * 3,14 * 5268024 * 1012 = 22066647,3 2 * 1012 m 3 3

(

)

ρ=

m 7,35 × 10 22 kg = = 3.33 × 10 3 kg m 3 . 12 3 V 22066647,32 *10 m

(

)

Problema 14.3 Sears Zemansky Imagine que compra una pieza rectangular de metal de 5 * 15 * 30 mm y masa de 0,0158 kg. El vendedor le dice que es de oro. Para verificarlo, usted calcula la densidad media de la pieza. Que valor obtiene?¿Fue una estafa? V = volumen de pieza rectangular V = 5 * 15 * 30 mm = 2250 mm3
V = 2250 mm 3 *

(1 m )3 (1000 mm )3

=

2250 m 3 = 0,00000225 m 3 9 10

m = masa de la pieza rectangular de metal = 0,0158 kg.

(0.0158 kg ) = 7,022 × 103 kg m3 . ρ= m = V 0,00000225 m3

La densidad del oro = 19,3 * 103 kg/m3 La densidad de la pieza rectangular de metal 7,022 * 103 kg/m3 Por lo anteriorfue engañado.

Problema 14.4 Sears Zemansky Un secuestrador exige un cubo de platino de 40 kg como rescate . ¿Cuánto mide por lado? L = longitud del cubo V = volumen del cubo. V = L * L * L = L3
L=3V m = masa del platino = 40 kg. ρ = la densidad del platino = 21,4 * 103 kg/m3

ρ m V= = ρ

V=

m

40 kg kg 21,4 * 10 3 m3

= 1,869158 *10 - 3 m 3

3

L=3V

L = 3 1,869158 *10 - 3 m 3= 0,12318 m
L = longitud del cubo = 12,31 cm

Problema 14.5 Sears Zemansky Una esfera uniforme de plomo y una de aluminio tienen la misma masa. ¿Qué relación hay entre el radio de la esfera de aluminio y el de la esfera de plomo? mplomo = masa esfera de plomo maluminio = masa esfera de aluminio mplomo = Volumen de la esfera de plomo * densidad del plomo

4 *π * r3 plomo 3 4 m plomo = * π * r3 * ρ plomo plomo 3 4 Valuminio = * π * r 3 aluminio 3 4 m aluminio = * π * r 3 * ρ aluminio aluminio 3 Vplomo =
mplomo = maluminio 4 4 *π * r3 * ρ plomo = * π * r 3 * ρ aluminio plomo aluminio 3 3 Cancelando términos semejantes r3 * ρ plomo = r 3 * ρ aluminio plomo aluminio Despejando

ρ plomo ρ aluminio

=

(raluminio )3

(

⎛r ⎞ = ⎜ aluminio ⎟ ⎜ rplomo ⎟ rplomo 3 ⎝ ⎠

3

)

ρplomo 3 ⎛ raluminio ( ) =⎜ ⎜ rplomo ρ aluminio ⎝

1

⎞ ⎟ ⎟ ⎠

ρ aluminio = 2,7 * 103 kg/m3 (densidad del aluminio) ρ plomp = 11,3 * 103 kg/m3 (densidad del plomo)

4

1 11,3 * 10 3 3 ⎛ raluminio ( ) =⎜ ⎜ rplomo 2,7 * 10 3 ⎝

⎞ ⎟ ⎟ ⎠

(4,1851) 3 = ⎜ ⎜
⎛ raluminio ⎜ ⎜ rplomo ⎝

1

⎛ raluminio ⎞ ⎟ rplomo ⎟ ⎝ ⎠

⎞ ⎟ = 1,61 ⎟ ⎠

Problema 14.6 Sears Zemansky a) Calcule la...