Guia 1 Hidrostatica

UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD MULTIDISCIPLINARIA DE OCCIDENTE DEPARTAMENTO DE FISICA MATERIA: FISICA II INGENIERÍA ORIENTADOR: ING. SAMUEL ADOLFO DUEÑAS APARICIO

GUIA # 1 “HIDROSTÁTICA”

“El maestro mediocre dice, el be! maestro e"lica, el maestro serior demestra, el $ra! maestro i!sira” %illiam Art&r %ard '1()1*1((+ -ro.esor Estado!ide!se I/G0 SAUE2 ADO23O DUE4AS A-ARICIO

1

CUESTIO/ARIO Defina con sus !oias a"a#!as "as si$uien%es in%e!!o$an%es &. '(u) son f"ui*os+. ,. 'Es "o -is-o fue!a /ue !esi0n+. 1. '(u) es "a !ensa 2i*!3u"ica+. 4. 'C0-o es "a !esi0n en e" seno *e un "5/ui*o+ 6. '(u) en%ien*e o! sue!ficie *e ni7e"+. 8. '(u) es !esi0n+9 *a! uni*a*es. . 'Pa!a /ue si!7e "a !ensa 2i*!3u"ica+. ;. 'C0-o son "as !esiones en e" fon*o < en "as a!e*es *e" !eciien%e+. =. Enuncie e" %eo!e-a fun*a-en%a" *e "a 2i*!os%3%ica. &>. '(u) son 7asos co-unican%es+. &&. Enuncie e" !inciio *e Pasca". &,. '(u) es "a 2i*!os%3%ica < "a !esi0n 2i*!os%3%ica+. &1. 'A /u) es i$ua" "a !esi0n *e a#a?o 2acia a!!i#a+. &4. '(u) es sue!ficie "i#!e *e un "5/ui*o+. &6. '(u) !oie*a*es se cu-"en en "os 7asos co-unican%es+. &8. 'Po! /u) es -e?o! usa! !a/ue%as a!a ca-ina! so#!e "a nie7e+ &. Las fi$u!as !e!esen%an %!es !eciien%es con%enien*o e" -is-o "5/ui*o. Los un%os @9< <  se encuen%!an a una !ofun*i*a* 2. Con !e"aci0n a "a !esi0n @9  < <  en "os un%os @9 < <  .Se ue*e conc"ui! /ue:

a P y  P x

#

P x = P y = P z

c P x  P y

* P y  P Z

e P y  P z

I/G0 SAUE2 ADO23O DUE4AS A-ARICIO

)

-RO52EAS &. De%e!-ine "a fue!a /ue e" a$ua *e -a! e?e!ce so#!e una sue!ficie *e 6 c-, /ue se encuen%!a a una !ofun*i*a* *e &>> -. La *ensi*a* !e"a%i7a *e" a$ua *e -a! es &.>1 R/ 505 N

,. La %e!!aa *e un e*ificio se encuen%!a a => - so#!e e" ni7e" *e "as %u#e!5as *e a$ua en "a ca""e. La !esi0n *e" a$ua en "as -is-as es *e 4.,6 @&>6 NB-,. De%e!-ina! si es necesa!io ins%a"a! una #o-#a a!a /ue e" a$ua ""e$ue 2as%a "a %e!!aa. R/ Si

1. Los %!iu"an%es %!a%an *e escaa! *e un su#-a!ino a7e!ia*o a &>> - #a?o "a sue!ficie. '(u) fue!a *e#e a"ica!se a una esco%i""a *e sa"i*a ins%an%3nea9 /ue -i*e &., - o! >.8> -9 a!a a#!i!"a a esa !ofun*i*a*+. Suon$a /ue "a *ensi*a* *e" a$ua *e -a! es *e &>,6 $B-1. R/ 7.2 x105 N

4. Una iscina %iene *i-ensiones *e ,4 -  =.> -  ,.6 -. Cuan*o se ""ena *e a$ua9 'Cu3" es "a fue!a /ue !esu"%a s0"o *e" a$ua so#!e a e" fon*o9 # ca*a "a*o co!%o < c ca*a "a*o "a!$o+ * Si nos !eocua "a osi#i"i*a* *e /ue "as a!e*es *e conc!e%o < e" iso se co"asen 9 'es a!oia*o %o-a! en cuen%a "a !esi0n a%-osf)!ica+ 'Po! /u)+ R/ a) 5.3 x106 N; b) 2.8 x105 N; c) 7.4 x105 N; d) No.

6. Un %an/ue ce!!a*o 2e!-)%ica-en%e con%iene *os "5/ui*os in-isci#"es *e *ensi*a*es & < ,9 7e! fi$u!a &. so#!e e" "i/ui*o -enos *enso se %iene un $as a !esi0n P9 si ,  >.; &9 "a !esi0n en "a in%e!fase *e "os "5/ui*os es .8> @&>6 NB- , < "a !esi0n a >.1> - *e#a?o *e "a in%e!fase es *e .1 @&>6 NB-,. De%e!-ina!: a P!esi0n en e" un%o , "oca"ia*o a >., - #a?o "a sue!ficie *e" "i/ui*o *e *ensi*a* ,. # La !esi0n *e" $as. R/ a) 7.53 x105 N/m2 , b) 7.46 x105 N/m2

, &

8. E" ci"in*!o < e" %u#o -os%!a*o en "a fi$u!a , con%iene acei%e *e *ensi*a* !e"a%i7a >.=>,. a!a una "ec%u!a en e" -an0-e%!o *e ,.,> $f ,.,@&>6 NB-,. De%e!-ine e" eso %o%a" *e" is%0n < "a "aca. R/ 5.9x105 N.


6

Man0-e%!o

&.; -

 PISTON

H

A

&.; -

Fi$u!a , . De%e!-ina! "a !esi0n -ano-)%!ica *e" ai!e /ue 2ace /ue "a $"ice!ina su#a 2as%a e" ni7e" H. Las *ensi*a*es !e"a%i7as *e" acei%e < "a $"ice!ina son >.;1, < &.,6 !esec%i7a-en%e. R/ 20x103 N/m2

&-

AIRE

,-

ACEITE

H

1&.6 - G"ice!ina

Fi$u!a 1 ;. E" *e0si%o *e "a fi$u!a con%iene un acei%e *e *ensi*a* !e"a%i7a >.6>. De%e!-ina! "a "ec%u!a *e" -an0-e%!o A en $Bc-, R/ 8.70x102 !"/cm2 #ma$)


+

=. Con !efe!encia a "a si$uien%e fi$u!a9 e" un%o % es%3 a 61 c- o! *e#a?o *e "a sue!ficie "i#!e *e" "5/ui*o9 *e *ensi*a* !e"a%i7a &.,69 en e" !eciien%e. 'Cu3" es "a !esi0n -ano-)%!ica en % si e" -e!cu!io ascien*e 14.1> c- en e" %u#o+ R/ 0.40 !"/cm2 #ma$)

&>. Los !eciien%es A < H con%ienen a$ua a "as !esiones !esec%i7as *e ,.;> < &.4> $Bc-,. *e%e!-ine "a "ec%u!a en e" -an0-e%!o *ife!encia" *e -e!cu!io -os%!a*o en "a fi$u!a. R/ 1.27 m K,O

6-

J A

 H



J

1-

2 K$


7

&&. En un %u#o en U *e secci0n unifo!-e 2a< cie!%a can%i*a* *e -e!cu!io. Se a$!e$a9en una *e "as !a-as9 a$ua 2as%a /ue e" -e!cu!io ascien*e en "a o%!a ,91 c-. 'Cu3" es "a "on$i%u* *e" a$ua en "a o%!a !a-a+ R/ 31.28 cm.

&,. Un #"o/ue c#ico *e -a*e!a *e &>.> c- *e "a*o f"o%a en "a in%e!fa en%!e acei%e < a$ua con su sue!ficie infe!io! *e ,.>> c- o! *e#a?o *e "a in%e!fa 7e! fi$u!a. La *ensi*a* *e" acei%e es *e 6> $B-1.9 a '(u) !esi0n -ano-)%!ica 2a< en "a sue!ficie *e a!!i#a *e" #"o/ue+9 # ' en "a ca!a infe!io!+9 c '(u) -asa %iene e" #"o/ue+ R/ a) 147 Pa, b) 931 Pa , c) 0.80 &".

&1. E" #o!*e sue!io! *e una co-ue!%a en una !esa es%3 a" ni7e" *e "a sue!ficie *e" a$ua. La co-ue!%a -i*e ,.>> - *e a"%u!a < 4.>> - *e anc2o9 < i7o%a so#!e una "5nea 2o!ion%a" /ue asa o! su cen%!o. Ca"cu"e "a %o!ca en %o!no a" i7o%e causa*o o! "a fue!a /ue e?e!ce e" a$ua. Su$e!encia: ca"cu"e "a %o!ca *e una %i!a 2o!ion%a" *e"$a*a a una !ofun*i*a* 2 e in%e$!e a "o a"%o *e "a co-ue!%a. R/ 2.61x104 N m.

&4. E" a$ua se 2a
 " ( ' , / , b)

 " ( ' 1 / 8 c) '/3 a**iba d+d+ -a ba+


8

&6. La !esi0n en "a sue!ficie *e" "ane%a Venus es *e => a%-. es *eci!9 => 7eces "a !esi0n en "a sue!ficie *e "a Tie!!a. 'De /u) "on$i%u* %en*!5a /ue se! un #a!0-e%!o *e -e!cu!io a!a -e*i! es%a !esi0n+ Suon$a /ue e" -e!cu!io se -an%iene a > oC. &8. Un #o%e /ue f"o%a en a$ua *u"ce *esa"o?a 16.8 N *e a$ua. a '(u) eso *e a$ua *esa"o?a es%e #o%e si es%u7iese f"o%an*o en a$ua sa"a*a *e &>,4 $B-1 *e *ensi*a*+. # 'Ca-#ia e" 7o"u-en *e" a$ua *esa"o?a*a+ Si ca-#ia9 'En cuan%o+. R/ a) 3.55 m3; b) Si, 0.08 m3.

&. Un #o%e *e 2o?a"a%a %iene un 7o"u-en %o%a" *e &,>> c-1 < una -asa *e &1> $. 'Cu3n%os $!a-os *e e!*i$ones *e "o-o o*!5a con%ene! sin 2un*i!se en e" a$ua+. La *ensi*a* *e" "o-o es &&.4 $Bc-1. R/ 1.070 &" .#1070 ")

&;. Un #"o/ue *e Ma*e!a %iene una -asa *e 1.8 $. < una *ensi*a* *e 6=4 $B-1. Va a se! ca!$a*o con "o-o a!a /ue f"o%e en e" a$ua con >.;;1 *e su 7o"u-en su-e!$i*o. '(u) -asa *e "o-o se necesi%a si: a E" "o-o es%3 enci-a *e "a -a*e!a+ # E" "o-o es%3 a-a!!a*o *e#a?o *e "a -a*e!a+ La *ensi*a* *e" "o-o es *e &.&4@&>4 $B-1. R/ a) 1.79 &"; b) 1.96 &".

&=. Una -ues%!a *e -ine!a" esa &6.>> N en ai!e9 e!o si se cue"$a *e un 2i"o "i$e!o < se su-e!$e o! co-"e%o en a$ua9 "a %ensi0n en e" 2i"o es *e &>.;> N. Ca"cu"e e" 7o"u-en %o%a" < "a *ensi*a* *e "a -ues%!a. R/ 4.28 x104 m3; 3.57 x103 &"/m3

,>. Un #"o/ue *e -a*e!a f"o%a en a$ua *u"ce con *os %e!cios *e su 7o"u-en su-e!$i*o. En e%!0"eo9 e" #"o/ue f"o%a con >.=> *e su 7o"u-en su-e!$i*o. Encuen%!e "a *ensi*a* *e a "a -a*e!a < # e" e%!0"eo. R/ a) 670 &"/m3; b) 740 &"/m3

,&. Un anc"a *e 2ie!!o cu $B-1 a!ece ,>> N -3s "i7iana en e" a$ua /ue en e" ai!e. a 'Cu3" es e" 7o"u-en *e" anc"a+ # 'Cu3n%o esa en e" ai!e+ R/ a) 2.04 x102 m3; b) 1570 N


9

,,. Una esfe!a 2ueca9 *e ;.> c- *e !a*io in%e!io! < =.> c- *e !a*io e@%e!io!9 f"o%a su-e!$i*a 2as%a "a -i%a* en un "i/ui*o *e ;>> $B-1 *e *ensi*a*. a 'Cua" es "a -asa *e "a esfe!a+ 9 # Ca"cu"e "a *ensi*a* *e" -a%e!ia" con /ue es%3 2ec2a "a esfe!a. R/ a) 1.22 &"., b) 1.3 x103 &"/m3

,1. Un casca!0n *e 2ie!!o esf)!ica < 2ueca f"o%a su-e!$i*a casi o! co-"e%o en a$ua. E" *i3-e%!o e@%e!io! es *e 8>.> c-9 < "a *ensi*a* *e" 2ie!!o es *e .; $Bc-1. Encuen%!e e" *i3-e%!o in%e!io!. R/ 57.3 cm.

,4. Una "anc2a *e 2ie"o f"o%a en un "a$o *e a$ua *u"ce. '(u) 7o"u-en -5ni-o *e#e %ene! a!a /ue una -u?e! *e 46.> $ ue*a a!a!se en e""a sin -o?a!se "os ies+ R/ 0.562 m3

,6. a 'Cu3" es e" 3!ea -5ni-a en "a sue!ficie sue!io! *e un #"o/ue *e 2ie"o *e >.1> - *e $!ueso /ue f"o%a en a$ua *u"ce < /ue sos%en*!3 un au%o-07i" *e &&>> $ *e -asa+ # 'Tiene i-o!%ancia e" "u$a! *on*e se on$a e" au%o so#!e e" #"o/ue *e 2ie"o+ R/ a) 45 m2 ; b) +- ao d+b+ +a* +$ +- c+$*o d+- b-o+ i + d+b+ +a* a $i+-.

,8. Un %!oo *e a"u-inio %o%a"-en%e cu#ie!%o con una caa *e o!o fo!-a un "in$o%e /ue esa 46.> N. Si e" "in$o%e se susen*e *e una #a"ana *e !eso!%e < su-e!$e en a$ua9 "a "ec%u!a es *e 1=.> N. '(u) eso *e o!o 2a< en e" "in$o%e+ R/ 33.5 N

,. Un $"o#o *e ai!e ca"ien%e %iene un 7o"u-en *e ,,>> -1. La %e"a *e" $"o#o esa =>> N. "a canas%a con su e/uio < %an/ues *e !oano ""enos esan &>> N. Si e" $"o#o aenas ue*e "e7an%a! o%!os 1,>> N *e asa?e!os9 *esa
,;. Un $"o#o ""eno *e 2e"io se a-a!!a a una cue!*a unifo!-e *e ,.> - *e "a!$o < >.>6> $. *e -asa. E" $"o#o es esf)!ico con un !a*io *e >.4> -. Cuan*o se sue"%a9 "e7an%a una "on$i%u*9 29 *e cue!*a9 < "ue$o e!-anece en e/ui"i#!io 7e! fi$u!a. De%e!-ine e" 7a"o! *e 29 si "a -asa *e" $"o#o es *e >.,6> $. ai*+=&.,= !m / m1 9  =>.&:= !m / m  1

3+-io

R/ 1.91 m


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