problemas de estática de fluidos

 

Razona si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:  a)  “La presión ejercida en un punto de un fluido se transmite con la misma intensidad en todas las direcciones en el seno del fluido”  b)  “Los gases no pesan”.

 
   
 

.Una presión de 4 N/mm2 sobre la piel es dolorosa.  Un clavo puede tener una superficie en su punta de 1 mm2. Un faquir tiene una masa de 70 kg. Determina cuál es el menor número de clavos que debe utilizar para no experimentar dolor.

 

Una silla de 10 kg se apoya en el suelo sobre sus cuatro patas.  La base de cada pata mide 12 cm2

Calcula la presión que ejerce la silla en el suelo.

¿Cuál será la presión al sentarse en la silla una persona de 68 kg de masa?

Un ladrillo macizo tiene de dimensiones, 6 cm X 10 cm X 20 cm y una densidad de 1’2 g/cm3. Halla la presión que ejerce sobre una superficie horizontal al apoyarse sobre cada una de las caras.

El tapón de una bañera es circular y su diámetro mide 4 cm. Si el agua llega a una altura de 40 cm, calcula la presión del agua sobre el tapón y la fuerza que hay que hacer para levantar el tapón, suponiendo despreciable su peso y el rozamiento.

   

Los émbolos de una prensa hidráulica tienen de diámetro, 6 cm y 6 dm, respectivamente. Sobre el pequeño se ejerce una fuerza de 20 N. Deduce qué masa se podrá elevar en el grande.

Sumergimos completamente en agua un trozo de corcho de 300 g (densidad: 0’25 g/ml)  Halla la fuerza ascensional que actúa sobre el corcho.

Un esquiador con sus esquís tiene una masa de 60 kg. Los esquís tienen unas dimensiones de 2 m por 10 cm cada uno. Determina la presión que ejerce sobre la nieve primero si se apoya en un esquí y segundo si se apoya en los dos.

Un tubo de ensayo  colocado verticalmente contiene agua hasta una  altura de 4 cm y   encima de ésta, 3 cm de aceite. Calcula la presión en el fondo del tubo debida a los dos líquidos.  La densidad del aceite es 0’8 g/cm3.

 

Un globo tiene un volumen de 1000 m3. Halla la fuerza ascensional cuando se llena con gas helio. La densidad del helio y del aire son, 0’18 y 1’29 g/L, respectivamente. Nota: No se tiene en cuenta la masa del material del globo.

Una esfera de hierro (d = 7860 kg/m3) de 6 cm de diámetro se introduce en el agua colgando de un dinamómetro.  Calcula el volumen de la esfera, el peso de la esfera en el aire, la fuerza de empuje que experimenta en el agua y el peso que tendrá cuando esté sumergida.

Un cuerpo pesa en el aire 300 N y cuando se sumerge en agua pesa 100 N.

a)  ¿A qué es igual el empuje que experimenta el cuerpo?

b)  ¿Por qué se considera el peso en el aire el verdadero peso?

c)   Halla el volumen del cuerpo.

d)   Halla la densidad del cuerpo.

 

 

Las torres gemelas de World Trade Center de Manjatan tenían una altura de 410,5 m. ¿Cuál es la diferencia de presión en sus extremos, suponiendo que el aire tiene una densidad media de 1,28 g/L?  Expresa el resultado en milibares, en pascales, en atmósfera y en mm Hg.

 

En un embalse hay una compuerta cuyas dimensiones son: 2 m · 3 m. Su centro de gravedad se encuentra a 5 m por debajo del nivel del agua.  ¿Qué presión y qué fuerza total soporta la compuerta a causa del agua?

 
 
 

¿Qué presión hidrostática soporta la escotilla de un submarino que navega a 50 m de profundidad? ¿Qué fuerza deberíamos ejercer para abrir la compuerta si el radio es de 40 cm? La densidad del agua del mar es 1’1 g/cm3.

   
 

Un cubo de madera de 1 dm de arista (densidad = 0’8 g/cm3) flota en agua. Halla la altura de la parte del cubo que queda sumergida.

 
 

 

El radio del émbolo menor de una prensa hidráulica es de 1cm. Ejerciendo sobre él una fuerza de 100 N, se puede levantar un coche de 1200 kg. Halla cuál ha de ser el radio del émbolo mayor.

 
 

Un globo tiene un volumen de 1000 m3. Halla la fuerza que le hace elevarse cuando se llena con gas helio. La densidad del helio y del aire son, 0’18 y 1’29 kg/m3, respectivamente.

 
   
 

Sumergimos con la mano un trozo de corcho de 1dm3 y después lo soltamos. Determina la fuerza que lo hace ascender. La densidad del corcho es 0’25 g/cm3.

 
   
 

Un cuerpo pesa en el aire 200 N y cuando se sumerge en agua pura 120 N. Halla su volumen y su densidad.

 

 

Una prensa hidráulica está provista de dos émbolos, uno de 2 cm y otro de 20 cm de diámetro.  Se aplica en el menor una fuerza de 120 N.  Halla la fuerza que se transmite al mayor.

 
 
 

Razona dónde experimenta un cuerpo sólido, sumergido en agua, un empuje mayor, a 2 m o a 4 m de profundidad.

 
   
 

Un cuerpo sólido de 300 kg y densidad 3.000 g/cm3 está sumergido en agua.            a)  Calcula su peso.  b)   Halla el volumen de agua desalojada  c)   Halla el empuje que experimenta.   d)  Halla su peso aparente.

 
   
 

Con una prensa hidráulica queremos elevar una masa de 200 kg.  Los diámetros de los émbolos son, 4 cm y 12 cm, respectivamente.  a)  Explica el fundamento científico de la prensa hidráulica.  b)  Halla la fuerza que hay que ejercer en el émbolo menor para conseguir elevar la masa.

 
 

Si Torricelli hubiese empleado agua en vez de mercurio en su experiencia, ¿qué altura como mínimo habría de tener el tubo? (La densidad del mercurio es 13'6 g/cm3).

   
 

Determina la presión que hace la punta de una aguja de una máquina de coser, si es empujada por una fuerza de 50 N y tiene una sección de 0'01 mm2. Determina también la masa que habría de tener un bloque de hierro apoyado en una superficie de un metro cuadrado para ejercer igual presión.

 

 

Si la experiencia de Torricelli se realiza con un tubo de diámetro doble al que él utilizó, y al nivel del mar, ¿qué altura alcanzaría el mercurio en el tubo?

En las ramas de dos vasos comunicantes hay, respectivamente aceite (d = 0'9) y agua. Cuando ésta llega a 14 cm,  ¿qué altura de aceite habrá  en la otra rama? Se empieza a medir desde la horizontal en la que se sitúa la discontinuidad entre los líquidos.

   
 

Para sumergir totalmente en agua un objeto de madera se necesita aplicar una fuerza hacia debajo de 200 N y para sumergirlo en un aceite, una fuerza de 70 N.  Si el volumen del objeto es de 80 dm3, halla la densidad del aceite.

 

La densidad el oro es 19'3. a) ¿Cuánto pesa una bola de oro de 3 cm de diámetro?  b) se suspende la bola en un hilo muy fino y se cuelga de un dinamómetro. ¿Cuánto marcar  el dinamómetro cuando se introduce la bola en agua? c) ¿Y cuando se introduce en un líquido de densidad 2'3?

 

Una cámara en la que se hizo el vacío está cerrada por una puerta cuadrada de 1 m de lado. ¿Cuántos hombres que tiren con una fuerza de 500 N cada uno, son necesarios para abrir la puerta? (La presión exterior es de una atmósfera).

 
   
 

Un cubo de cierta sustancia tiene 12 cm de arista. Flota en agua sobresaliendo de ella 3 cm. Determina:  a) La densidad del cubo.   b) Su masa.

 
   
 

Un globo contiene 1,2 millones de litros de aire caliente de densidad 0,9 g/L.  La masa del globo (sin el aire caliente) es 800 kg.  La densidad del aire circundante es 1,3 g/L.  Halla la fuerza ascensional del globo. (Se desprecian los rozamientos).

 
   
 

Un iceberg (masa de hielo flotando en agua) tiene una masa de 205 toneladas. Halla el volumen de su parte sumergida.  Densidad del hielo : 0,92 g/mL.  Densidad agua: 1,025 g/mL.

 
   
 

Un submarino navega a 50 m de profundidad en un mar cuyas aguas tienen una densidad de 1,1 g /cm3. Determina: a) La presión que el agua hace sobre la escotilla del submarino.  b)  La fuerza que se ejerce sobre ella si tiene una superficie cuyo radio es 40 cm.

 
 

Determina la fuerza ejercida sobre el émbolo mayor de un elevador hidráulico si es circular y su radio es de 2 dm al impulsar el menor con una fuerza de 200 N. El radio del menor es de 4 cm.

 
   
 

Se tienen dos cuerpos sólidos diferentes; uno de mucha masa y el otro de poca.  Indica y explica si flotarán en agua.

 
 

Explica cómo determinarías la densidad de un sólido con la balanza hidrostática.

 
 

Un tubo de ensayo  colocado verticalmente contiene agua hasta una  altura de 4 cm y   encima de ésta, 3 cm de aceite. Calcula la presión en el fondo del tubo debido a los dos líquidos.  La densidad del aceite es 0’8 g/cm3.

 
   
     
     
     
     
     
     

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