Ejercicios Fisica

EJERCICIOS

BLOQUE 1: EXPLICAS EL COMPORTAMIENTO DE LOS FLUIDOS

Deformación en sólidos

1.1 Una varilla de hierro de 4m de largo y de sección transversal se alarga 1mm cuando se le cuelga una masa de 225kg en el extremo más bajo. Encuentre el módulo de Young para el hierro.

1.2 Si el limite elástico del acero es de , determine el diámetro mínimo que debe tener un alambre de acero sin exceder el límite elástico si debe soportar a una artista de circo de 70kg

1.3 Un tablón de 2cm de grosor y 15cm de ancho se sujeta firmemente con abrazaderas al enrejado de un barco, de modo que resto del tablón se extiende 2m horizontalmente sobre el mar. Un hombre de 80kg de masa es obligado a pararse en el extremo del tablón. Si el extremo del tablón cae 5cm debido al peso del hombre, encuentre el módulo cortante de la madera.

1.4Por seguridad al escalar, un montañista utiliza una cuerda de nylon de 50m de largo y 1cm de diámetro. Cuando soporta a un montañista de 90kg, la cuerda se estira 1.6m. Encuentre su módulo de Young.

1.5El hueso tiene un módulo de Young de aproximadamente . Bajo compresión puede soportar una tensión de de romperse. Suponga que un fémur (el hueso del muslo) tiene 0.5m de largo, calcule la cantidad de compresión que puede soportar este hueso antes de romperse.

1.6 Un mecanismo de alta velocidad para levantar objetos soporta uno de 800kg con un cable de acero de 25m de largo y de área de sección transversal. Determine: a) El alargamiento del cable. b) ¿En qué cantidad adicional el cable incrementasu longitud si el objeto se acelera hacia arriba a una tasa de ? c)¿Cuál es la mayor masa que puede acelerarse hacia arriba a si la tensión en el cable no debe exceder su límite elástico el cual es de ?

1.7 Un niño se desliza a lo largo de un piso en un par de zapatos de suela de goma. La fuerza de fricción que actúa sobre cada pie es de 20N, el área de la huella de cada pie es de y el grosor de las suelas es de 5mm. Encuentre la distancia horizontal recorrida por la cara cortante de la suela. El módulo cortante de la goma es .

1.8 La distorsión de las placas de la corteza terrestre es un ejemplo de corte a larga escala. Una roca particular de la corteza tiene un módulo cortante de . ¿Cuál es el esfuerzo cortante involucrado cuando una capa de 10km de esta roca es cortada a través de una distancia de 5m?

1.9 El área de sección transversal total de una porción calcificada soporta una carga de dos huesos del antebrazo (radio y cúbito) es aproximadamente . Durante el choque de un auto el antebrazo es azotado contra el tablero. El brazo llega al reposo desde una velocidad inicial de 80km/h en 5ms. Si el brazo tiene una masa efectiva de 3kg y un hueso puede soportar una tensión de máxima de compresión de , ¿es probable que el brazo soporte el choque?

Densidad y presión

1.10 Un hombre de 66kg yace de espaldas sobre una cama de 1208 clavos en contacto con su cuerpo. La punta de cada clavo tiene un área de . ¿Cuál es la presión promedio ejercida por un clavo sobre el cuerpo del hombre?

1.11 Un gato hidráulico tiene un pistón de entrada de área y un pistón de salida de área ¿Cuánta fuerza es necesaria en el pistón de entrada para levantar un auto que pesa ?

1.12 La moneda de oro soberano, es una aleación de oro y cobre con una masa total de 7.988g, y oro de 22 quilates. a) Encuentre la masa en kilogramos del oro en el soberano, utilizando el hecho de que el número de quilates=24x(masa del oro)/(masa total). b) Calcule el volumen del oro y cobre respectivamente utilizado para la manufacturación de la moneda. c) Calcule la densidad de la moneda.

1.13 Cuatro acróbatas de masa 75kg, 68kg, 62kg y 55kg forman una torre humana, cada acróbata subido en los hombros de otro. El acróbata de 75kg es la parte baja de la torre. a)Que fuerza normal actúa sobre el acróbata de 75kg? b) Si el área de cada uno de los zapatos del acróbata de 75kg es de ¿Qué presión promedio (sin incluir la presión atmosférica) ejerce la columna de acróbatas sobre el piso? c) ¿la presión será la misma si otro de los acróbatas está abajo?

1.14 Un hombre grande está sentado en una silla de cuatro patas, con sus dos pies sobre el piso. La masa del hombre y la silla es 95kg. Si las patas de la silla son circulares y tienen un radio de 0.5cm en la base. ¿Qué presión ejerce cada pata en el piso?

1.15 Las cuatro llantas de un auto se inflan a presión manométrica de . Cada llanta tiene un área de en contacto con el piso. Determine el peso del automóvil.

1.16 Si de concreto pesa , ¿cuál es la altura de la más elevada columna cilíndrica de concreto que no se derrumba bajo su propio peso? La resistencia del concreto a la compresión (la máxima presión que puede ser ejercida en la base de la estructura) es .

Variación de la presión con la profundidad

1.17 El resorte de un manómetro tiene una constante de 1250N/m, y el pistón un radio de 1.2cm. Cuando el manómetro se introduce al agua ¿Qué cambio en la profundidad hace que el pistón se mueva 0.75cm?

1.18 Calcule la presión en el fondo de un lago de agua dulce de 27.5m de profundidad. Suponga que la densidad del agua es de y el aire de arriba está a una presión de . b) ¿Qué fuerza ejerce una ventana sobre un vehículo subacuático a esta profundidad, si la ventana es circular con un diámetro de 35cm?

1.19 Cuando usted se incorpora de repente, después de haber estado acostado por algún tiempo, su cuerpo no puede compensar rápidamente el cambio de presión y provocarle un mareo momentáneo. Si la presión sanguínea de su corazón es y su cuerpo no compensa. a) ¿Qué presión hay sobre su cabeza a 50 cm por arriba de su corazón? b) ¿cuál sería sobre sus pies debajo de su corazón? Sugerencia: la densidad de la sangre es de .

1.20 El punto más profundo del océano está en el foso de las Marianas, cerca de 11km de profundidad. La presión en el suelo marino es enorme, alrededor de . a) Calcule el cambio de volumen de de agua llevado de la superficie al fondo del pacífico. b) La densidad del agua en la superficie es de . Encuentre la densidad en el fondo. c) ¿Es buena aproximación pensar al agua como incompresible?

1.21 Un recipiente se llena de agua a una profundidad de 20cm. En la parte superior del agua flota una capa de petróleo de 30cm de grueso con un peso específico de 0.700 ¿Cuál es la presión absoluta en el fondo del recipiente?

1.22 Blaise Pascal reprodujo el barómetro de Torricelli utilizando vino tinto de Bordeaux, con una densidad de , como liquido de trabajo ¿Cuál es la altura “h” de la columna de vino para presión atmosférica normal? ¿Es probable que el vacío arriba de la columna sea igualmente bueno para él mercurio?

Fuerza de empuje y principio de Arquímedes

1.23 Una bola de goma llena de aire tiene un diámetro de 25cm y una masa de 0.540kg. ¿Qué fuerza se requiere para sostener la bola en equilibrio inmediatamente debajo de la superficie del agua en una piscina?

1.24 El ser humano promedio tiene una densidad de después de inhalar y después de exhalar. a)Sin hacer ningún movimiento para nadar, ¿Qué porcentaje del cuerpo humano estaría sobre la superficie del Mar Muerto(un lago con densidad de agua cerca de )en cada uno de estos casos?, b) dado que los huesos y los músculos son más densos que la grasa ¿Qué características físicas distinguen “los plomos”(usados para hundirse con el agua) de los “flotadores”(los que facilitan la flotación)?

1.25 Un pequeño bote transbordador mide 4m de ancho y 6m de longitud. Cuando un camión cargado sube al bote, éste se hunde 4cm en el río. ¿Cuál es el peso del camión?

1.26 Un globo metereológico es llenado con hidrógeno hasta alcanzar un radio de 3m. Su masa total incluyendo los instrumentos es 15kg a)Encuentre la fuerza de empuje que actúa sobre el balón, suponiendo que la densidad del aire es b)¿Cuál es la fuerza neta que actúa sobre el balón y sus instrumentos después de que es liberado desde el suelo? C) ¿Por qué el radio del balón tiende a crecer a medida que se eleva?

1.27 El 21 de Octubre de 2001, Ian Ashpole del Reino Unido registró una altura record de 3.35km(11,000 pies) impulsado por globos de juguete llenados con helio. Cada globo lleno tiene un radio cerca de 0.5m y una masa estimada de 0.3kg a) Estime el empuje total de los 600 globos. B) Estime la fuerza neta ascendente de los 600 globos. C) Ashpole se lanzó en paracaídas después de que los globos empezaron a estallar debido a la altura y a la pérdida de empuje ¿Por qué estallaron los globos?

1.28 Una muestra de material desconocido parece pesar 300N en el aire y 200N cuando se sumerge en alcohol de peso específico 0.700 ¿Cuáles son: a) El volumen y b) la densidad del material?

1.29 Un objeto que pesa 300N en el aire, es sumergido en agua después de ser atado a una cuerda conectada a una balanza. La báscula ahora indica 265N. Inmerso en petróleo, el objeto parece pesar 275N. Encuentre a)La densidad del objeto y b)La densidad del petróleo.

1.30 Un cubo de metal de 2cm de longitud en cada arista tiene una densidad de . Calcular su masa aparente cuando está totalmente sumergida en agua.

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