Fluidos De Fisica Control 6

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?

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?

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?

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?

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?

1.

Aqui se analizan dos casos

Caso 1:

Cuando la pieza esta encima del bloque y solo esta esta sumergido una parte

Hacemos el DCL de cada uno por separado, asumamos una masa m para la pieza y una masa M para el bloque.

DCL pieza

mg = N

DCL bloque

N + Mg = E

Del DCL pieza se obtiene:

mg + Mg = E

Caso 2:

Cuando la pieza esta sumergida en el agua unida con el bloque mediante una cuerda.

Hacemos el DCL de cada uno por separado, asumamos una masa m para la pieza, una masa M para el bloque y una tension T.

DCL pieza

mg = E1 + T

T = mg - E1

DCL bloque

Mg + T = E2

De DCL pieza:

Mg + mg - E1 = E2

Del caso1: Mg + mg = E

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 caso 1. Por lo tanto se puede plantear que

E = Dliq*g*Vs

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

2.

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 ccoche a mayor altitud (puerto de montaña) o cuando viajamos en avión, que nos obligan a deglutir (pasar la saliva) para reestablecer ése equilibrio modificado

3.

La placa tiene que estar echada sobre el liquido para que la presion sea igual en toda su superficie, ya que la presion es Fuerza/Area y si la placa esta echada, la fuerza del agua llega a toda su superficie de manera homogenea, lo mismo sucede con la presion

4.

3.8cm = 0.038 m

0.084g/cm^3 = 1000*0.084 kg/m^3

Densi = m/Vol

m = Densi*Vol

Se hece el DCL de la pelota y se plantea lo siguiente

mg + F = E

F = Dliq*g*Volsum - mg

F = 1000*10*(pi*0.038^2)/4 - 1000*0.084*(pi*0.038^2)/4

F = 11.246 N

5.

Vol = 3*5*7 = (105cm^3)*(1m^3/10^6cm^3) = 1.05*10^-4 m^3

Densi = m/Vol

2700 = m/1.05*10^-4

m = 0.2835

F = mg = 0.2835*10 = 2.835 N

Si el cubo se sumerge en agua, entonces

Haciendo el DCL del cubo

T

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