Fluidos

Desarrollo

1. Una pequeña pieza de acero está unida a un bloque de madera. Cuando la madera se coloca en una tina de agua con el acero en la parte superior, la mitad del bloque está sumergida. Si el bloque se invierte de modo que el acero se encuentre bajo el agua, la cantidad sumergida del bloque ¿aumenta, disminuye o sigue igual? ¿Qué pasa al nivel del agua de la tina cuando el bloque se invierte?

Caso 1 cuando la pieza esta encima del bloque y solo está sumergida una parte m = pieza y

M = bloque, donde mg = N.

Por D*C*L N + Mg = E mg + Mg = E

Caso 2.

Cuando la pieza está sumergida en el agua unida con el bloque mediante una cuerda. Tensión = T.

mg = E1 + T T = mg – E1 pieza acero (1)

Para el bloque

Mg + T = E2, luego reemplazando (1) acá, se tiene

Mg + mg – E1 = E2

Del caso 1 Mg + mg = E

Luego E – E1 = E2

E2 < E

Por lo que se puede ver que el empuje que recibe el bloque en el caso 2 es menor al que recibe en el caso1 por lo que se puede decir que

E = p liq * g * V sumergido

Si E disminuye, entonces Vs también y el nivel del agua disminuye al ser el empuje el peso del volumen de liquido desplazado.

2. La presión atmosférica es alrededor de 105 N/m2 y el área del pecho de una persona es de unos 0.13 m2. La fuerza de la atmósfera en el pecho de un ser humano es de unos 13 000 N. En vista de esta enorme fuerza, ¿por qué no se destruyen nuestros cuerpos?

Si nuestro pecho no queda machacado es por el aire que queda en el interior de nuestros pulmones: Su presión equilibra la presión exterior. En el caso del oído interno, cuya presión no se reequilibra automáticamente, notamos las molestias que nos producen los cambios de presión cuando subimos en un coche a mayor altitud (puerto de montaña) o cuando viajamos en avión, que nos obligan a deglutir (pasar la saliva) para restablecer ése equilibrio modificado

3. Una placa plana está sumergida en un líquido en reposo, ¿qué orientación debe tener la

placa para que la presión sea homogénea en su superficie?, ¿por qué?

La placa tiene que estar echada sobre el líquido para que la presión sea igual en toda su superficie, ya que la presión es Fuerza/Área y si la placa está echada, la fuerza del agua llega a toda su superficie de manera homogénea, lo mismo sucede con la presión

4. Una pelota de ping‐pong tiene un diámetro de 3,8 cm y una densidad promedio de 0,084 g/cm3. ¿Qué fuerza se requiere para mantenerla sumergida bajo el agua?

3,8 cm = 0,038 m

0,084 g/cm^3 = 1000 * 0,084kg/m^3= 84kg/m^3

Densidad = masa/volumen m = p*vol. E

Luego por D.C libre

Mg + F = E mg

F = E – m g F

F = p liq * g * vol * sumergida – mg

F = 1000 * 10 * (4/3 * π * 0,038^3) – 1000 * 0,084 * (4/3 π * 0,038^3)

F = 23,93 N

5. De una cuerda cuelga un cubo metálico de 3 cm x 5 cm x 7 cm, su densidad es de 2,7 g/cm3. ¿Cuál es la fuerza que pende de la cuerda?, ¿cuál es la fuerza que pende de la cuerda si el cubo

Metálico se sumerge en el agua?

Volumen = 3*5*7 = 105 cm^3 * 1 m^3/10^6 cm^3 = 1,05*10^(-4) m^3

P = m/v 2700 = m/1, 05*10^(-4) m = 0, 2835 kg

F = m*g = 0, 2835 * 10 = 2,835 N

Si el cubo se sumerge en agua, entonces

T + E = mg

T = mg – E = 2,835 – p liq * g * volumen

= 2,835 – 1000 * 10 * 1,05 * 10^(-4)

T = 1,785 N.

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