Departamento de Ciencias
CURSO: FÍSICA GENERAL 2 SESIÓN 01: HIDROSTATICA PROBLEMAS PREGUNTAS DE CONCEPTO
1. ¿Cuál es la diferencia entre presión manométrica y presión absoluta? 2. Explique por qué algunas personas experimentan hemorragia nasal y otras experimentan reducción de la respiración a grandes alturas. 3. Alguien afirma que la presión absoluta en un líquido de densidad constante se duplica cuando se duplica la profundidad. ¿Está usted de acuerdo? 4. El punto más profundo conocido del océano es la Fosa de las Marianas en el pacifico, con 11034 m. Suponiendo que el agua del mar tiene un peso específico constante de 10050 N/cm3, ¿Cuál es la presión de dicho punto, expresada en atmosferas? atmosferas? 5. El mar rojo, por estar en una región de alta evaporación, es muy salado. La presión media manométrica a una profundidad de 20m es de 220 kPa ¿Cuál es la densidad de su agua en kilogramos por metro cubico? ¿Qué porcentaje de sal, en peso, contiene? 6. Si el aire fuese incompresible y con un peso específico nominal de 11,8 N/m 3, ¿Cuál sería la altura de la atmosfera, si la presión al nivel del mar se conservase en su valor nominal de 101330 Pa? 7. Se suspende suspende un diminuto cubo de acero acero en agua por medio de un cable. Si las longitudes de los lados del cubo son muy pequeñas ¿Que comparación habría entre las magnitudes de las presiones sobre la parte superior, el fondo y las superficies laterales de ese cubo? PROBLEMAS
1. En el sistema de la figura, si la presión atmosférica es 101330 Pa y la presión en el fondo es 237 kPa, ¿Cuál es el peso específico del fluido x? Datos: ρ Hg = 13600 Kg/m3, ρaceite= 850 Kg/m3.
Héctor Paredes/Nelson Diaz
Aceite
1m
Agua
2m
Fluido X
3m 0,5m
Mercurio
2. En el depósito cerrado de la figura 2, si la presión absoluta en el punto A es 90000 Pa, ¿Cuál es la presión absoluta en el punto B en pascales? B
A
Aire
4m
2m
Aire Figura 2
2m
Agua
3. ¿Qué variación porcentual se tiene en la solución del problema 2 si se tiene en cuenta o se desprecia la densidad del aire ρaire = 1.16Kg/m3? 4. El gato hidráulico de la figura 3 está lleno de un aceite de peso específico 56 lbf/ft3.¿Que fuerza F será necesario aplicar a la empuñadura para soportar una carga de diseño de 2000 lbf? Supóngase despreciable los pesos de los pistones.
Departamento de Ciencias 5. El manómetro A indica 250 kPa de presión absoluta ¿Cuál es la altura h de agua en centímetros?¿Que indicara el manómetro B en kilopascales de presión absoluta?
6. Un gas está contenido en un dispositivo de cilindro y embolo en posición vertical. El embolo tiene una masa de 4 kg y un area de la sección transversal de 35 cm 2. Un resorte comprimido arriba del embolo ejerce una fuerza de 60 N sobre este. Si la presión atmosférica es de 95 kPa. Determine la presión en el interior del cilindro.
8. El tubo en U de la figura tiene un diámetro interior de 1 cm y contiene mercurio en la forma que se muestra. Si en la rama derecha se ponen 10 cm 3 de agua ¿Cuáles serán los nuevos niveles de mercurio en ambas ramas?
9. En el tanque mostrado de la figura, con H = 16 cm. ¿Cuál será la lectura en el manómetro?
Aire 3m 1m
Aceite
H
Agua Hg
7. Dos manómetros, uno de caratula y otro de tubo en U, están sujetos a un tanque de gas para medir su presión. Si la lectura en el manómetro de caratula es de 80 kPa, determine la distancia entre los dos niveles del fluido en el tubo en U, si el fluido es a) 3 mercurio (ρ = 13600 kg/m ) o b) Agua
10. Un recipiente cilíndrico cuyo peso es de 79 N esta invertido y metido hacia el agua, como muestra la figura 4.27. Determine la diferencia de alturas h del manómetro y la fuerza F necesaria para mantenerlo en la posición en que se muestra. F h
r =
2.1 gr/cm
Aire D = 30 cm
20cm Agua
11. La fuerza generada por un resorte sobre el pistón de 5000 kg de masa está dada por F = kx donde k es la constante del resorte y x su deformación. El resorte de la figura tiene una constante de 80kN/m. Las presiones son P A = 5000kPa, P B =10000kPa y F1 = 100 KN. Si los
Héctor Paredes/Nelson Diaz
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14. En el dispositivo cilindro pistón vertical de la figura 3, el pistón tiene una masa de 2000 Kg; la presión de la cámara A es de 1200 KPa y la presión en la cámara C es de 600 KPa. Determine la presión en la cámara B.
F1
P2 Resorte
Pistó
B P 3
P A
12. La fuerza generada por un resorte sobre el pistón de 5000 kg de masa está dada por F = kx donde k es la constante del resorte y x su desviación. El resorte de la figura 1 tiene una constante de 8kN/cm. Las presiones son P1 = 5000kPa, P 2 =10000kPa y P 3 = 100Kpa. Si los diámetros del embolo son D1= 8 cm y D 2 = 3 cm, determine: a El diagrama de cuerpo libre del pistón. b La desviación del resorte.
15. El indicador de gasolina de un coche marca proporcionalmente a la presión manométrica del fondo del depósito, como muestra la figura 4 .Si el depósito tiene 30 cm de alto y contiene accidentalmente 2 cm de agua, ¿Cuántos centímetros de aire habrá en la parte superior cuando el indicador señale erróneamente lleno?
Resorte
P2 P1
Pistón P3
0
25
Referencias Bibliográficas
13. Dos cámaras con el mismo fluido en su base están separadas por un embolo cuyo peso en de 25 N, como se muestra en la figura. Calcule las presiones manométricas en las cámaras A y B. Pistón
A
Aire
B
Aire 0.25m 0.30m
Agua
Héctor Paredes/Nelson Diaz
0.50m
530 SERW/F 2004
Serway, Raymond
Física : texto basado en cálculo
Capítulo 13
530 SEAR 2009
Sears/ Zemansky
Física Universitaria
Capítulo 13
