INGENIERÍA AGRONOMA Física II
HIDROSTÁTICA 1. Una pieza de aleación de Al y Au tienen una masa de 5 kg si se suspende de una balanza de resorte y se suspende en agua, la balanza indica 4 kg. ¿Cuál es la masa del Au en la aleación si la densidad relativa del Au es 19,3 y la de Al es 2.5?
2. Un bloque de madera flota en agua con dos tercios de su volumen sumergidos. El mismo bloque flota en aceite con nueve décimos de su volumen sumergidos. ¿Cuál es la razón de la densidad del aceite a la densidad del agua (la gravedad específica)? Rpta: 0.741
3. El líquido del manómetro de tubo abierto como se muestra en la figura es Hg, y 1 = 3 cm, y 2= 8 cm. La presión es 570 mbar.
a) b)
¿Cuál es la presión absoluta en el fondo del tubo en U? ¿Cuál es la presión absoluta en el tubo abierto a una profundidad de 5cm por debajo de la superficie libre? c) ¿Cuál es la presión absoluta del gas en el depósito? d) ¿Cuál es la presión manométrica del gas en “cmHg”?
4. ¿Qué presión manométrica ha de producir una bomba para bombear agua desde el fondo del Gran Cañón (730 m de altura) a los Jardines de India (1730 m)?. Exprese el resultado en Pa. y en atm.
5. Una campana de un buzo está diseñada para aguantar la presión del agua a una profundidad de 2000 pies.
a) Si el agua de mar pesa 64 lb/pie 3, ¿Cuál es la presión a esa profundidad? b) ¿Cuál es la fuerza total ejercida sobre una ventana circular de vidrio de 6 pulg de diámetro?. 6. Un flotador cúbico de 120 cm de lado pesa 180 kg-f y se ancla mediante un bloque de cemento que pesa 680 kg-f en el aire. La boya está sumergida 23 cm cuando la cadena que la une al bloque de cemento está tensa. ¿Qué subida del nivel de agua hará separarse del fondo del bloque de cemento?. El peso específico del cemento es 2400 kg-f/m 3.
7. Un bloque con una sección transversal de área A, altura H y densidad , está en equilibrio entre dos fluidos de densidades ρ 1 y ρ2 , con
1
<
<
2 .
Suponga que los fluidos no se mezclan. Determine la
fuerza de empuje sobre el bloque y encuentre la densidad del bloque en función de 8.
1, 2,
H y h.
Considere el sistema de la figura donde el tubo tubo está lleno de aceite de densidad ρ = 0,85 g/cm 0,85 g/cm 3. Uno de los recipientes está abierto a la atmósfera y el otro está cerrado y contiene aire. Determine la presión en los puntos A y B si la presión atmosférica es 1atm
Ejercicio N° 07
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Ejercicio N° 08
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HIDRODINÁMICA 1. A través de una manguera de 1 in de diám etro fluye gasolina con una velocidad media de 5 ft/s. ¿Cuál es el gasto en galones por minuto (1 ft 3 = 7.48 gal)? ¿Cuánto tiempo tardaría en llenar un tanque de 20 gal?. Rpta: 12.2 gal/min, 1.63 min
2. A partir de un depósito term inal de 3 cm de diámetro, fluye agua con una velocidad promedio de 2 m/s. ¿Cuál es el gasto en litros por minuto (1 L=0.001m 3)? ¿Cuánto tardará en llenarse un recipiente de 40 L?
3. ¿Cuál tendrá que ser el diámetro de una manguera para que pueda conducir 8 L de petróleo en 1 min con una velocidad de salida de 3 m/s? Rpta: 7.52 mm
4. El agua que fluye de un tubo de 2 in sale horizontalmente a razón de 8 gal/min. ¿Cuál es la velocidad de salida? ¿Cuál es el alcance horizontal del chorro de agua si el tubo está a 4 ft del suelo?
5. El agua que fluye a 6 m/s por un tubo de 6 cm pasa a otro tubo de 3 cm conectado al primero. ¿Cuál es su velocidad en el tubo pequeño? ¿Es mayor el gasto en el tubo más pequeño? Rpta: 24 m/s, no
6. En un tanque la presión del agua en un orificio practicado en la pared es 400 gr-f/cm 2. ¿Cuál es la profundidad del orificio?. ¿Cuál es la velocidad de salida del agua?. ¿Cuál es la velocidad del líquido en un punto del chorro que está a 50 cm por debajo del orificio?.
7. El radio de un cilindro circular recto mide 3.06 m y su altura 6.12 m. El cilindro que se llena con agua tiene en su base un pequeño orificio circular de 25.5 mm de diámetro. ¿Cuánto tardará en salir todo el agua?. Si: (a) V = (2gh)1/2 (b) V = 0.6 (2gh)1/2
8. Se practica un orificio circular de 2 cm de diámetro en la pared lateral de un gran depósito, a una distancia de 10 m por debajo del nivel del agua en el mismo. Calcular:
a) 9.
La velocidad de salida b) El volumen que sale por unidad de tiempo. ¿Qué presión manométrica se necesita en las bocas de riego de una ciudad para que el chorro de una manguera contra incendios conectada a una de ellas alcance una altura vertical de 20 m?
10. El agua alcanza una altura H en un gran depósito abierto, de pared vertical. Se practica un orificio en una de las paredes a una profundidad h por debajo de la superficie del agua.
a) b)
¿A qué distancia R del pie de la pared alcanzará el suelo el chorro de agua que sale por el orificio? ¿A qué altura por encima del fondo del depósito puede practicarse un segundo orificio para que el chorro que sale de él tenga el mismo alcance que el anterior?
h H
R 11. Una tubería de 0.2 cm de diámetro, llena de agua en movimiento, tiene un estrechamiento de 0.1m de diámetro. Si la velocidad en la parte de 0.2m es 2m/s. Hallar:
a) La velocidad en el estrechamiento b) El caudal expresado en metros cúbicos por segundo. 12. Por una tubería de sección transversal constante circula agua en régimen estacionario desde un depósito elevado. En un punto situado 2 m por debajo del nivel de agua del depósito, la presión manométrica de la corriente que circula es de 10 4 Pa. M.Sc. CHRISTIAN PUICAN FARROÑAY
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a) ¿Cuál es la velocidad del agua en ese punto? b) Si la tubería llega hasta un punto situado 3 m por encima del nivel del agua del depósito. ¿Cuáles son la velocidad y la presión en este último punto?
13. Un manómetro diferencial está unido a dos secciones rectas A y B, de una tubería horizontal por la que circula agua. La lectura en el manómetro de mercurio es de 0.80 m, siendo el nivel más cerca de A el más bajo. Hallar el caudal, si las seccio nes A 1 = 4 cm2 y A2 = 2 cm 2.
E 0.8m C
D
y
V1
1
2 A1
V2
A2
TENSION SUPERFICIAL, CAPILARIDAD Y OSMOSIS 14. La base de la pata de un insecto es esférica aproximadamente, con un radio de 2x10-5 m. La masa de 0,0030 g del insecto es soportada en partes iguales por sus seis patas. Estime el ángulo de contacto para un insecto sobre la superficie del agua a 20°. Rpta: 57°
15. De un tubo vertical cuyo radio interior r= 1 mm gotea agua, hallar el radio de las gotas en el momento de desprenderse. Considerar que las gotas son esféricas, el diámetro del cuello de la gota en el momento de desprenderse tómese igual al diámetro interior del tubo.
16. Hasta que altura se elevará el benzol de un tubo capilar cuyo diámetro interior es de 1 mm, considerar que el benzol moja perfectamente.
17. La presión del aire que hay dentro de una pompa de jabón es de 1 mmHg, mayor que la atmosférica. ¿Qué diámetro tiene la pompa?, el coeficiente de la tensión superficial de la solución jabonosa tómese igual a 0,043 N/m
18. Un insecto llamado zapatero o tejedor corre por la superficie del agua. Hallar el peso de este insecto sabiendo que debajo de cada una de sus seis patas se forma en el agua un hueco igual a una semiesfera de 0.1 mm de radio.
19. La tensión superficial de un líquido es 65 dinas/ cm, ¿Qué fuerza será necesaria para extraer del mismo un alambre en forma de U que tiene 10 cm de longitud?
20. ¿Qué diámetro habrían de tener los capilares del xilema de los árboles si la tensión superficial fuera una explicación satisfactoria de la manera como la savia alcanza la copa de un pino de 100 m de altura?. Supóngase que la tensión superficial de la savia es igual a la del agua.
21. Una masa de 4.5 g de una sustancia de masa molar 382 g se disuelve en 750 cm 3 de agua a una temperatura de 17 °C. Calcular la presión osmótica de la disolución
22. Hallar la presión osmótica a 15 °C de una disolución de 10 g de azúcar disuelto en 1 000 cm 3 de agua, siendo la masa molar del azúcar 360 g.
23. La masa molecular de la urea es 60 u, ¿Cuál es la concentración (en gramos por litro) de una disolución de urea en agua de 0.20 osmol por litro? M.Sc. CHRISTIAN PUICAN FARROÑAY
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