Física General I
1)
CURC – UNAH
Una torre de agua es un espectáculo familiar en muchas ciudades. El propósito de dicha torre es proporcionar capacidad de almacenamiento y proporcionar suficiente presión en las tuberías que entregan el agua a los clientes. El dibujo muestra un depósito esférico que contiene 5.25 X105 kg de agua cuando está lleno. El depósito se ventila a la atmósfera en la parte superior. Para un depósito lleno, encontrar la presión que tiene el agua en el grifo en (a) la casa A y (b) la casa B. ignorar el diámetro de las tuberías de suministro de la casa.
R// (a) 2.45 X 10 5 Pa (b) 1.73 X 10 5 Pa
2)
El dibujo muestra un sistema hidráulico utilizado en los frenos de disco. La fuerza es aplicada perpendicularmente al pedal del freno. El pedal gira alrededor del eje que se muestra en el dibujo y provoca una fuerza que se aplica perpendicularmente al pistón de entrada (radio 9.50 X 10
-3 m)
en el cilindro maestro. La presión resultante es
transmitida por el líquido de frenos a los émbolos de salida (radios 1.90 X 10 -2 m), que se cubren con las zapatas del freno. Las zapatas se presionan contra ambos lados del disco de la rueda giratoria. Supongamos que la magnitud de es 9.00 N. Asuma q ue el pistón de entrada y los émbolos de salida están en el mismo plano vertical y encontrar la fuerza aplicada a cada lado del disco giratorio.
R// 36 N
Ing. Juan Ing. Juan Carlos Fiallos U.
Primer período período de 2013
Física General I
3)
CURC – UNAH
Un recipiente cerrado se llena parcialmente con agua. En un principio, el aire arriba del agua está a presión atmosférica (1.01 X 10 5 Pa) y la presión manométrica en la base del recipiente es de 2500 Pa. Después, se bombea aire adicional al interior, aumentando la presión del aire sobre el agua en 1500 Pa. a) Calcule la nueva presión manométrica en el fondo. b) ¿Cuánto deberá reducirse el nivel del agua en el recipiente (extrayendo agua a través de una válvula en el fondo) para que la presión manométrica en el fondo vuelva a ser de 2500 Pa? La presión del aire sobre el agua se mantiene a 1500 Pa sobre la presión atmosférica
R// (a) 4000 Pa
4)
(b) 0.153 m
Un disco cilíndrico de madera que pesa 45.0 N y tiene un diámetro de 30.0 cm flota sobre un cilindro de aceite cuya densidad es de 0.850 g/cm 3 (figura). El cilindro de aceite mide 75.0 cm de alto y tiene un diámetro igual al cilindro de madera. a) Calcule la presión manométrica en la parte superior de la columna de aceite. b) Ahora suponga que alguien coloca un peso de 83.0 N en la parte superior del disco de madera, pero el aceite no se escurre alrededor del borde de la madera. ¿Cuál es el cambio en la presión i) en la base del aceite y ii) a la mitad de la columna de aceite?
R// (a) 636 Pa
5)
(b) i) 1170 Pa
ii)1170
Un cilindro sólido (radio = 0.150 m, altura = 0.120 m) tiene una masa de 7.00 kg.
Este cilindro está flotando en el agua. Entonces el aceite (ρ = 725 kg/m 3) se vierte encima del agua hasta que resulta la situación que se muestra en el dibujo s. ¿Cuánto de la altura del cilindro queda en el aceite?
R// 7.6 X 10 ‐2 m
6)
Una esfera hueca de plástico se mantiene por debajo de la superficie de un lago de agua dulce mediante una cuerda anclada al fondo del lago. La esfera tiene un volumen de 0.650 m 3 y la tensión en la cuerda es de 900 N. a) Calcule la fuerza de flotación que ejerce el agua sobre la esfera. b) ¿Cuál es la masa de la esfera? c) La cuerda se rompe y la esfera se eleva a la superficie. Cuando la esfera llega al reposo, ¿qué fracción de su volumen estará sumergida?
R// a) 6.37 X 103 N
Ing. Juan Carlos Fiallos U.
b) 558 kg c) 85.8%
Primer período de 2013
Física General I 7)
CURC – UNAH
Una bola esférica de aluminio, de 1.26 kg de masa, contiene una cavidad esférica vacía que es concéntrica con la bola. La bola apenas flota en el agua. Calcule a) el radio exterior de la bola y b) el radio de la cavidad
R// a) 6.70 cm b) 5.74 cm
8)
Un lanchón abierto tiene las dimensiones que se muestran en la figura. Si el lanchón está hecho con placa de acero de 4.0 cm de espesor en sus cuatro costados y el fondo, ¿qué masa de carbón puede transportar el lanchón en agua dulce sin hundirse? ¿Hay suficiente espacio en el lanchón para contener ese carbón? (La densidad aproximada del carbón es de 1500 kg/m3)
R// 9.8 X 106 kg
9)
El bloque A de la figura cuelga mediante un cordón de la balanza de resorte D y se sumerge
en el líquido contenido en el vaso de precipitados B. La masa del vaso es 1.00 kg; la del líquido es 1.80 kg. La balanza D marca 3.50 kg, y la E, 7.50 kg. El volumen del bloque A es de 3.80X 10-3m3 a) ¿Qué densidad tiene el líquido? b) ¿Qué marcará cada balanza si el bloque A se saca del líquido?
R// a) 1.24 X 103 kg/m3 b) 8.20kg, 2.8 kg
10) Fluye agua continuamente de un tanque abierto como en la figura. La
altura del punto 1 es de 10 m., y la de los puntos 2 y 3 es de 2 m. El área transversal en el punto 2 es de 0.03 m2; en el punto 3 es de 0.015 m2. El área del tanque es muy grande en comparación con el área transversal del tubo. Si se aplica la ecuación de Bernoulli, calcule a) la rapidez de descarga en m3/s; b) la presión manométrica en el punto 2.
R// a) 0.18783 m3/s
Ing. Juan Carlos Fiallos U.
b) 58800 Pa
Primer período de 2013
Física General I
CURC – UNAH
11) Una bebida no alcohólica (principalmente agua) fluye por una tubería de una planta embotelladora con una tasa
de flujo de masa que llenaría 220 latas de 0.355 L por minuto. En el punto 2 del tubo, la presión manométrica es de 152 kPa y el área transversal es de 8.00 cm . En el punto 1, 1.35 m arriba del punto 2, el área transversal es de 2.00 cm . Calcule a) la tasa de flujo de masa; b) la tasa de flujo de volumen; c) la rapidez de flujo en los puntos 1 y 2; d) la presión manométrica en el punto 1.
R// a) 1.30 kg/s b) 1.30 L/s
c) 1.63 m/s d) 119 KPa
12) La figura muestra una corriente de agua en flujo estable desde el grifo de una cocina.
En el grifo, el diámetro de la corriente es de 0.960 cm. La corriente llena un contenedor de 125 cm3 en 16.3 s. Encuentre el diámetro de la corriente 13.0 cm abajo de la abertura del grifo
R// 0.247 cm
13) La toma de agua de una presa (véase la figura) tiene un área de
sección transversal de de 0.74 m2. El agua fluye en ella a una velocidad de 0.40 m/s. En la planta de generación que está situada a D = 180 m abajo del punto de toma, el agua fluye a razón de 9.5 m/s a través de un tubería de menor sección transversal. Halle la diferencia de presión entre la toma y la descarga.
R// 1.7 MPa 14)
Dos depósitos abiertos muy grandes A y F, véase la figura,
contienen el mismo líquido. Un tubo horizontal BCD que tiene un estrechamiento en C, descarga agua del fondo del depósito A, y un tubo vertical E se abre en C en el estrechamiento y se introduce en el líquido del depósito F. Si la sección transversal en C es la mitad que en D, y si D se encuentra a una distancia h1 por debajo del nivel del líquido en A. ¿A qué altura h2 alcanzará el líquido en el tubo E?. Expresar la respuesta en función de h1.
R// h2 = 3h1
Ing. Juan Carlos Fiallos U.
Primer período de 2013
