UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
Materia: FISICA 2 “
”
TALLER 1 - HIDROSTATICA Grupo N° 5
Integrantes:
Tapia Hernández Jairo Humberto Torres Bravo Freddy Giovanny Tamayo Páez Juan David Villegas Lucano Cristina Alexandra
Semestre: Segundo Paralelo: Tercero Fecha de entrega: 17 de Mayo del 2016
TALLER DE HIDROSTÁTICA 1.-El líquido del manómetro de tubo abierto de la figura es mercurio, e y1 = 3cm, y2 = 8cm. La presión atmosférica es 570 milibares. a) ¿Cuál es la presión absoluta en el fondo del tubo en U? b) ¿Cuál es la presión absoluta en el tubo abierto 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 <>? e) ¿Cuál es la presión manométrica en centímetros de agua?
2.- Una campana de buzo está diseñada para aguantar la presión del agua a una profundidad de 200 pies. a) Si el agua del mar pesa pes a 64lb por pie cubico, ¿Cuál es la presión a esa profundidad? b) ¿Cuál es la fuerza total ejercida sobre una ventana circular de vidrio de 6pulg de diámetro?
3.- El borde superior de la compuerta de un embalse enrasa con la superficie del agua. La compuerta tiene 2m de altura y 3m de ancho y gira sobre unos goznes situados en una línea horizontal que pasa por su centro. Calcúlese el torque respecto a los goznes.
4.- Según la publicidad, determinado coche pequeño flota en el agua. a) Si la masa de coche es 1000kg y su volumen interior 4,0 m 3 , ¿Qué fracción del coche se sumerge cuando flota? Despréciese el empuje o flotación de acero y de los demás materiales. b) Como el agua penetra gradualmente en el coche desplazado al aire, ¿Qué fracción de volumen interno es agua cuando el coche se hunde?
5.- a) Un pequeño tubo de ensayo, parcialmente lleno de agua, se introduce invertido en una vasija que contiene agua y flota como indica la figura. El extremo inferior del tubo de ensayo está abierto y la parte superior de la vasija se cubre con una membrana de goma que cierra herméticamente. Cuando se presiona la membrana, el tubo de ensayo se hunde, y al dejar de hacer presión, sube de nuevo. Explíquese (a menudo se utiliza en vez del tubo de ensayo una figura hueca de vidrio de forma humana denominada <>.) b) Un barco torpedeado se hunde bajo la superficie del océano. ¿es posible, si la profundidad es suficientemente grande, que el barco permanezca suspendido en equilibrio en cierto punto por encima del fondo del océano.
6.- Cuando un iceberg flota en el mar, ¿Qué fracción de su volumen está sumergida? (el hielo de origen glacial es de agua dulce.)
7.- Una placa de hielo flota en un lago de agua dulce. ¿Qué volumen mínimo ha de tener la placa para ser capaz de soportar a un hombre de 80kg de peso sin que se moje los pies?
8.- Un tubo de 1cm 2 de sección está unido a la parte superior de una vasija de 1cm de altura y de 100cm 2 de sección. Se vierte agua en el sistema, llenándolo hasta una altura de 100cm por encima del fondo de la vasija como indica la fi gura. a) ¿Cuál es la fuerza ejercida por el agua sobre el fondo de la vasija? b) ¿Cuál es el peso del agua del sistema? c) Explique por qué a) y b) no son iguales
9.- Una pieza de aleación de oro y aluminio pesa 10lb. Cuando se supone de una balanza de resorte y se sumerge en agua la balanza indica 8lb. ¿Cuál es el peso del oro en la aleación, si la densidad relativa del oro es de 19, 3 y la del aluminio 2,5?
10. ¿Qué
área tiene el bloque de hielo más pequeño de 0,5m de espesor capaz de soportar a
un hombre de 100 kg de masa? La densidad relativa del hielo es 0,917, y está flotando en agua dulce.
11.
Las densidades del aire, helio e hidrógeno (condiciones normales) son 1,29kg.m -3,
0,178kg.m-3 y 0,0899kg.cm-3, respectivamente. ¿Cuál es el volumen en metros cúbicos desplazado por un dirigible lleno de hidrógeno que tiene una <> total de 10 000 kg? ¿Cuál sería la <> si se utilizaría helio en vez de hidrogeno?
12. Un bloque de madera tiene 0,5m de longitud, 0,2 m de ancho y 0,02 m de espesor. Su densidad relativa es 0,6 ¿Qué volumen de plomo ha de sujetarse debajo del bloque para que se hunda en agua en calma hasta que su superficie superior quede justo a nivel del agua?
13. Un bloque cubico de madera de 10cm de arista y 0,5 g.cm -3 de densidad flota en una vasija con agua. Se vierte en el agua aceite de densidad 0,8 g.cm -3 hasta que la parte superior de la capa de aceite este 4 cm por debajo de la parte superior del bloque. a) ¿Qué profundidad tiene la capa de aceite? b) ¿Cuál es la presión manométrica de la cara inferior del bloque?
14. Un bloque cubico de acero (cuya densidad es 7,8 g.cm -3) flota en mercurio (densidad=13,6 g.cm-3). a) ¿Qué fracción de bloque se encuentra por encima de la superficie del mercurio? b) si se vierte agua sobre la superficie del mercurio, ¿Qué profundidad ha de tener la capa de agua para que la superficie alcance justamente la parte superior del bloque de acero?
15. El bloque A de la figura está suspendida mediante una cuerda de una balanza de resorte D, y se encuentra sumergido en un líquido C contenido en el vaso B. la masa del vaso es 1 kg y la del líquido 1,5 kg. La balanza D indica 2,5 kg, mientras que la E señala 7,5 kg. El volumen del bloque A es 0,003 m3.
a) ¿Cuál es la masa por unidad de volumen del líquido? b) ¿Qué indicara cada balanza si se saca el bloque A fuera del líquido?
16. Una esfera hueca de radio interior 9 cm y radio exterior 10 cm, flota medio sumergido en un líquido de densidad relativa 0,8. a) Calcule la densidad del material de la esfera b) ¿Cuál sería la densidad de un líquido en el cual la esfera hueca pudiera justo flotar totalmente sumergida?
17. Dos cuerpos esféricos del mismo diámetro se sueltan simultáneamente desde la misma altura. Si la masa de una es 10 veces la del otro, y la resistencia del aire es la misma para ambos, demuéstrese que el más pesado llagara antes al suelo.
18. Cuando un salvavidas, cuyo volumen es 0,03m3, se sumerge en agua de mar (densidad relativa= 1,03) soporta justo un hombre de 80 kg (densidad relativa =1,2) con 2/10 de su volumen por encima del agua. ¿Cuál es la masa por unidad de volumen del material del salvavidas
19. Un bloque de madera de balsa colocado sobre el platillo de una balanza de brazos iguales se equilibra exactamente con una pesa de latón de 100 g colocado en el otro platillo. Determínese la masa real de la madera de balsa, si su densidad relativa es 0,15.
20. Una boya cilíndrica de 1500 kg flota verticalmente en agua salada (densidad relativa= 1,03). El diámetro de la boya es de 1,0 m calcúlese: a) La distancia adicional que se hunde la boya cuando un hombre de 100 kg se pone de pie sobre ella. b) el periodo del movimiento armónico simple vertical que se produce cuando un hombre se zambulle.
21. Un recipiente cilíndrico se llena completamente con 600kg de agua. Si la presión hidrostática en el fondo del tanque es 0,2kg/cm2, determinar: a) El radio de la base del recipiente. b) La altura del recipiente.
22. En un lago existe un líquido de densidad 1,01g/cm3, calcular en qué profundidad la presión absoluta es el triple de la presión atmosférica.
23. En un tubo en U de sección 6cm2 que contiene mercurio (hg) se introduce por una de las ramas un líquido (L) de densidad desconocida. Teniendo en cuenta las alturas que se dan en la figura, determinar: a) La densidad del líquido desconocido. b) El peso del líquido desconocido. Hhg=2cm HL=10cm
24. En un tubo en U las secciones rectas están en relación 1/5. En la rama estrecha se introduce mercurio hasta un punto situado a 20cm de la boca del tubo. Si esta rama se llena totalmente de agua, determinar la altura que desciende el mercurio.
25, Una esfera de corcho de 50cm3 de volumen, flota en agua con 1/5 de su volumen sumergido, calcular: a) La densidad del corcho. b) El peso de la esfera de corcho. c) El empuje sobre la esfera, si se introduce en el agua a 5m de profundidad. d) La aceleración de la esfera cuando se suelta. e) Con que velocidad llega la esfera a la superficie del agua. f) Hasta que altura en el aire sube la esfera, respecto a la superficie libre del agua.
26. En un globo que tiene un volumen de 350000 litros de hidrógeno el peso de la envoltura y accesorios es de 60kg, calcular: (Las densidades en condiciones normales del aire, helio e hidrógeno son 1,29kg.m-3, 0,178kg.m-3 y 0,0899kg.cm-3, respectivamente) a) El peso total del globo. b) El empuje. c) La fuerza ascensional del globo. d) Cuantas personas de 50kg pueden subirse al globo.
27. La figura representa la sección transversal de una presa cuya longitud perpendicular al diagrama (X) es de 30m. La profundidad del agua situada detrás de la presa es de 10m. El material con que se ha construido tiene una densidad de 3g/cm3. a) Hállese las dimensiones L y 2L si el peso de la presa es 10veces mayor que la fuerza horizontal ejercida por el agua sobre ella. b) ¿Puede volcar la presa alrededor del borde que pasa por el punto O?
28. El agua puede elevarse a una altura Y en cierto capilar. Supongase que ese tubo se submerge en agua de modo que solo quede una longitude Y/2 por encima de la superficie. ¿Se conseguirá asi un surtidor?
29. Un tubo capilar está sumergido en agua con su extremo inferior 10cm por debajo de la superficie de la misma. El agua se eleva en el tubo 4cm por encima del líquido, y el ángulo de contacto es cero. ¿Qué presión manométrica se requiere para formar una burbuja semiesférica en el extremo inferior del tubo?
30. Un tubo de vidrio de 1mm de diámetro interior se introduce verticalmente en un recipiente que contiene mercurio de forma que su extremo inferior quede 1cm por debajo de la superficie del mismo. a) ¿Cuál ha de ser la presión manométrica del aire en el tubo para formar una burbuja semiesférica en el extremo inferior?
b) ¿A qué altura se elevará el mercurio en el tubo si la presión del aire del tubo es de 3000Pa por debajo de la atmosférica? El ángulo de contacto entre el mercurio y el tubo es de 140°
31. Hállese el exceso de presión en el interior de una gota de agua de 2mm de radio y en una de las gotitas de agua características de la niebla de 0,001mm de radio Supóngase que T =20°C.
32. ¿Qué radio ha de tener una gota de agua para que la diferencia entre las presiones interna y externa sea de 0,1 atm?
33. En un día en que la presión atmosférica es de 950milibares, a) ¿Cuál será la altura de la columna de mercurio en un tubo barométrico cuyo diámetro interior es de 2mm? b) ¿Cuál sería la altura en ausencia de efectos de la tensión superficial? c) ¿Qué diámetro mínimo habrá de tener un tubo barométrico para que la corrección por depresión capilar sea inferior a 0,01cm de mercurio?
34. Un bloque cúbico de hierro, de arista 10cm de densidad 7,8g/cm 3, flota sobre mercurio. Si se vierte agua sobre la superficie de mercurio, ¿Qué altura debe tener la capa de agua para que su superficie alcance justamente la cara superior del bloque de hierro?
35. Un aerómetro de volumen total 22cm 3 se compone de un bulbo y de un cilindro de sección1cm2. Dentro del agua, el aerómetro flota con 10cm del cilindro fuera de la superficie. En orto líquido, flota con 7cm del cilindro fuera de la superficie. ¿Cuál es la densidad de este líquido?
36. Una esfera hueca, hecha de un material de densidad 8g/cm 3, flota completamente sumergida en agua. Si el radio externo es de 2cm, ¿ Cuál será el radio interno?
37. Un estudiante de 60kg quiere imitar al hombre araña, para andar sobre paredes verticales y debajo de los techos. Para eso coloca 4 ventosas en sus manos y pies y hace el vacío en ellas. ¿Cuál debe ser al área mínima de cada ventosa para que el estudiante no caiga? Si levanta una extremidad para poder andar, ¿Cuál sería ahora el área mínima de cada ventosa?
38. Una corona hecha de oro y plata pesa 16N en el aire y 15N en el agua. Hállese: a) el volumen de plata. b) el volumen de oro c) el porcentaje de plata. Densidad de la plata 10,5 del oro 19,3.
39. El embolo de la figura tiene un área de 10cm2, ¿Cuál es su peso si el nivel de mercurio de la rama abierta del tubo en U está a una altura de 10cm con respecto a la base del émbolo?
40. Una muestra de un material está compuesto por oro ( = 19,3/ ) y plomo de densidad ( = 11,3/ ). Si la muestra de 310g tiene una densidad ( = 15,5/ ), ¿qué cantidad de la muestra es plomo y que cantidad es oro?
41. un objeto de corcho de densidad 0,2kg/cm3 es equilibrado por una pesa de 78g hecha de hierro en una balanza de brazos iguales. ¿Cuál es la masa exacta del objeto de corcho?
42. ¿Cuál debe ser la altura de un barómetro al cual se le reemplazo el mercurio por agua cuando la presión es 1000milibarers?
43. De acuerdo al modelo antes indicado ¿cuál sería la presión en Quito? Y a que altura correspondería una ciudad en la que la presión atmosférica es 500mmHg.
44. En el gato hidráulico de la figura, el pistón pequeño tiene un radio de 2cm, el pistón grande de 20cm y el auto pesa 20000N. a) ¿Qué fuerza debe ejercer el pistón pequeño? b) Si el auto sube H = 1mm, ¿qué distancia h recorre el pistón pequeño? c) ¿Qué fuerza F1 ejerce una persona en el extremo B de la palanca d) Que distancia S1 r ecorre el extremo B de la palanca.
