Descargar

INRODUCCIÓN A LA FÍSICA AMBIENTAL (IFA).
(Grupo del Prof. Miguel RAMOS).
Hoja de problemas 5.
Tema 5.- Hidrostática y Fluidos Ideales.
1. Usando la Ecuación de Euler en la que se nos indica la variación de la presión con la
dP
profundidad:
= ρg , (a) calcular la presión en función de la profundidad P(z) para un
dz
fluido que presenta una densidad constante con la profundidad (ρ = ρ0). (b) Repetir el
cálculo para el caso de una presa en la que, debido a la contaminación del agua mediante
residuos metálicos, su densidad aumenta con la profundidad mediante la
h −1
expresión: ρ =
ρ 0 z + ρ 0 , h es la profundidad máxima de la presa y ρ0 la densidad del
h
agua. (c) Si según los datos proporcionados por el informe del ingeniero que la construyó,
la fuerza máxima por unidad de superficie que puede aguantar el muro de esta presa es de
3,527 106 Ncm-2, y si la profundidad máxima es de h = 60m, ¿hay riesgo de fractura?.
ρ0=103 kg/m3; g= 9.8 m/s2.
2. Un globo de helio debe levantar una carga de 800 N. La cubierta del globo tiene una masa
de 1,40 kg. a) ¿Cuál es el volumen mínimo que debe tener el globo?. b) Si el volumen del
globo de helio es 1,50 veces el volumen mínimo calculado en la parte a), ¿cuál es
entonces la aceleración inicial de ascensión del globo cuando su carga es de 800
N?. ρa= 1.2928 kg/m3; ρHe=0.1785 kg/m3
3. Un vaso de masa 1 kg. contiene 2 kg. de agua y descansa sobre una balanza. Un
bloque de 2 kg. de aluminio (densidad específica = 2,7) suspendido de un
dinamómetro se sumerge en agua. Determina las lecturas de la balanza y el
dinamómetro en condiciones de equilibrio mecánico (ver figura).
4. El agua entra en una casa por una tubería de 2 cm de diámetro interior, con una
presión absoluta de 4 105 Pa. La tubería que desemboca en el cuarto de baño del segundo
piso situado 5 m. por encima, tiene 1 cm de diámetro interior. Si la velocidad en la entrada
de la tubería es de 4 ms-1, determina la velocidad y la presión en el cuarto de baño, en el
caso de que el único grifo abierto sea el del baño.
5. Mucha gente cree que si se hace asomar la parte superior de un tubo fuera del agua, podrían
respirar con él mientras estuviesen sumergidos, buceando en el interior del agua. Sin
embargo, la presión hidrostática se opone al proceso de inspiración (toma de aire e inflado
del pecho). Supongamos que apenas se puede respirar cuando se está tumbado en el suelo
con un peso, uniformemente repartido sobre el pecho, de 400 N. ¿Cuál es la máxima
profundidad a la que se podría respirar con el método del tubo?. Tomamos como superficie
de un tórax medio 0.09 m2. ρagua=1000 kg/m3; g=9.8 m/s
6. El agua fluye a través de una manguera de 3 cm de diámetro con una velocidad de 0.65 m/s.
El diámetro de la boquilla es de 0.30 cm.
a) ¿A qué velocidad pasa el agua a través de la boquilla?
b) Si la bomba, que permite la circulación del agua en la manguera, está situada a la
misma cota que la boquilla, siendo la presión en la boquilla la atmosférica. ¿Cuál es
la presión de la bomba de circulación?.
Miguel Ramos Sainz
Página 1
02/07/04