estática de fluídos

ESTÁTICA DE FLUÍDOS
DOCENTE:
Carlos E. Hernández Hernández
Es la parte de la mecánica de fluidos que estudia
el comportamiento y los efectos que originan los
fluidos en reposo.
A su vez, la estática de fluidos se divide en:
Inicial
Es una magnitud física tensorial que expresa la
distribución normal de una fuerza sobre una
superficie.
Donde:
d2
A1
I. Hidrostática: Estudia a los líquidos en reposo.
II. Neumostática: Estudia a los gases en reposo
PRESION
A2
d1
A1
F1
F
 2
A2 A2
d1 d 2

A 2 A1
PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
“Todo cuerpo sumergido en forma parcial o total
en un líquido recibe un empuje vertical hacia
arriba, igual al peso específico del líquido
multiplicado por el volumen desplazado por el
cuerpo”.
P : Presión
FN: Fuerza Normal
A : Área
Unidades: 1 Pascal ;
1 Dina/cm 2 ; gr/cm2 ;
Kg/m 2 ; Nw/m2 ; Lb/pulg2
Equivalencias:
1 Pascal
1Kilopascal
1Bar
1 Psi
= 1 Pa = 1 Nw/m 2
= 1 K-pa = 103 Pa
= 100 K-pa = 105 Pa
= 1 Lb/pulg2
·Conceptos Previos
-Densidad () Magnitud que expresa la masa
E = L . VSUMERGIDO
Donde:
E: empuje
 : peso específico del líquido
V : Volumen sumergido
(m) por unidad de volumen (V).
PROBLEMAS
Unidad : kg/m3 ; g/cm 3
1. Calcular aproximadamente la densidad
de la tierra: m=6x1024 Kg y el radio
terrestre = 6400 Km.
Rpta: 5500kg/m3 aprox.
m / v
-Peso Específico (). Magnitud que
expresa el peso (mg) por unidad de volumen (V)
de un cuerpo.
=mg/V
̅̅̅̅/m3 y 𝑔̅ /cm 3.
Unidad: N/m3 ; 𝑘𝑔
Relación entre densidad y peso específico:
 = .g
Para el agua:
 = 1 gr/cm3 = 1 Kg/Lt = 103 Kg/m3 = 9800Nw/m3
PRESIÓN HIDROSTÁTICA
La presión Hidrostática se debe a la acción de la
gravedad sobre el líquido; esto quiere decir que
se debe al peso del propio líquido y se manifiesta
como un efecto de comprensión que actúa
perpendicularmente en cada punto de la
superficie del cuerpo sumergido.
PH=  .g.h
liq
h
PH=  .h
liq
PRINCIPIO FUNDAMENTAL DE LA
HIDROSTÁTICA
Establece que la diferencia de presión a
diferentes
profundidades
es
directamente
proporcional al peso específico del fluido y a la
diferencia de profundidades. Esto significa que a
igual nivel de profundidad en un mismo líquido se
soporta la misma presión.
PA– PB =  (h1–h2)
Donde:
PA = Presión en el punto A
PB = Presión en el punto B
h1 = Profundidad de A
h2 = Profundidad de B
Prensa Hidráulica: Dispositivo en el que se
aprovecha la transmisión de la presión haciendo
de “multiplicador de fuerzas”.
5°
calcular la fuerza que se deberá aplicar
para levantar una pesa de 8000N.
Rpta: 20N
Final
A2
FÍSICA
2. El peso específico del Mercurio es:
133280 N/m3. Calcular su peso si está
contenido en un recipiente que tiene
una capacidad de 5x10-3m3.
Rpta: 666,4N
3. Calcular el peso específico del cobre,
si rcu = 8600 kg/m3 y g=10m/s2.
Rpta: 86000N/m3
4. La punta de un lápiz tiene un área de
0,001 cm2, si con el dedo se comprime
contra el papel con una fuerza de 12N.
¿Cuál es la presión sobre el papel?
Rpta: 1,2.108Pa
10. En una prensa hidráulica el menor
émbolo se ha desplazado 8cm. Se
desea saber qué distancia se habrá
desplazado el mayor émbolo, siendo
sus áreas de 4 y 12 cm²
respectivamente.
Rpta: 2,7cm
11. Un cuerpo de 30 cm3 de volumen es
sumergido en alcohol, sabiendo que la
densidad del alcohol es 790 kg/m³,
calcular el empuje sobre dicho cuerpo
(g=10m/s²)
Rpta: 0,237N
12. Los pistones de un elevador hidráulico
tienen 20 y 2 cm de diámetro. ¿Qué
fuerza debe aplicarse al pistón chico
para obtener en el pistón grande una
fuerza de 5x104N?
Rpta: 500N
13. Un bloque de 26 kg ocupa un volumen
de 5 m3. Calcule la densidad de dicho
bloque?
a) 4,2 kg/m3 b) 5,2
c) 6,3
d) 2,6
e) 26
14. Un cuerpo que ocupa 20 cm3 posee
una masa igual a 210 gramos.
¿Calcular la densidad del cuerpo? Dar
como respuesta el material del cual
esta hecho el cuerpo.
a) mercurio
b) oro
c) agua
d) cobre
e) plata
15. Un bloque de plomo (Pplomo = 11,3
g/cm3) ocupa un volumen de 4 cm3.
Calcular la masa de dicho bloque.
a) 45,2 g
b) 40,3 c) 22,6
d) 30
e) 30,6
16. Calcular el peso específico del aire
(Paire = 0,0013 g/cm3) (g = 10 m/s2)
a) 13 N/m3
b) 26
c) 10
d) 12
e) 39
5. La presión que ejerce una estatua
sobre el piso es de 4 kg/cm2, calcular el
peso de la estatua si la sección en el
piso es de 0,25 m?
Rpta: 10 Ton
17. Calcular el peso específico del agua. (g
=10 m/s2)
a) 103 N/m3
b) 102
c) 104
d) 105
e) 106
6. Calcular la presión sobre el centro de
una moneda ubicada horizontalmente a
20 cm de profundidad en el agua
(g=10m/s2).
Rpta: 2kPa
18. Calcular la densidad en g/cm3 de un
cuerpo cuya masa es 471 kg y ocupa
3m3.
a) 0,471
b) 0,216 c) 2,16
d) 0,157
e) 1,3
7. Calcular la presión que soporta un
buzo a 200 m de profundidad, en
Kg/m2.
Rpta: 2.105
19. Calcular el peso específico de un
objeto de 4 kg y 5 m3 (g = 10 m/s2)
a) 6 N/m3
b) 8
c) 10
d) 12
e) 15
8. En un edificio la presión del agua en la
planta es de 70x104 Pa y en el tercer
piso es de 58x104Pa. ¿Cuál es la
distancia
entre
ambos
pisos?
(g=10m/s2).
Rpta: 12m
20. Sobre una superficie de 4m2 se aplica
una fuerza distribuida cuya resultante
es de 600 N. ¿Qué presión media se
ejerce sobre dicha superficie?
a) 100 Pa
b) 130 c) 150
d) 200
e) 250
9. En una prensa hidráulica, cuyas áreas
de sus émbolos son 5 y 2000 cm²,
21. Calcular la presión que produce 120 N
sobre un área de 4 m2.
a) 10 Pa
b) 20
c) 30
d) 40
e) 50
22. Sobre una superficie de 5m2 se aplica
una fuerza distribuida cuya resultante
es 650 N ¿Qué presión se ejerce sobre
dicha superficie.
a) 130 Pa
b) 120 c) 110
d) 100
e) 80
23. Calcular la masa de un cuerpo cuya
densidad es 8,9 g/cm3 y ocupa un
volumen de 100 cm3.
a) 89 g
b) 98
c) 890
d) 1000
e) 1000
24. Calcular el peso específico de una
sustancia cuya masa de 40 kg ocupa 5
m3. (g = 10 m/s2)
a) 10 N/m3
b) 30
c) 50
d) 80
e) 100
25. Un objeto de 76 kg. ocupa un volumen
de 5 m3. Calcular la densidad de dicho
objeto.
a) 76 kg/m3
b) 15,2 c) 7,6
d) 8,3
e) 3,8
26. Un cuerpo que ocupa 20 cm3 tiene 386
g. ¿De qué material esta hecho dicho
cuerpo?
a) oro
b) plata c) aluminio
d) plomo
e) platino
27. Calcular la masa de un bloque de
hierro
(p = 7,6 g/cm3) que ocupa 7 cm3.
a) 43,4 g
b) 53,2 c) 40,6
d) 27,2
e) 56,8
28. Calcular el peso específico de la
gasolina.
(p = 0,70 g/cm3) g = 10 m/s2.
a) 7000 N/m3 b) 6000 c) 3000
d) 8000
e) 6500
29. Calcular el peso específico
del
mercurio
pHg = 13,6 g/cm3; g = 10 m/s2.
a) 1,36 x 103N/m2
b) 1,36 x 105
c) 1,36x104
d) 4,7 x 106
e) 2,35 x 104
30. Calcular la densidad en kg/m3 de un
objeto que ocupa 5 cm3 y tiene 41,3 g.
a. 8,26 x 103 kg/m3
d) 3,41 x 105
b. 7,3 x 102
e) 4,71 x 105
c. 8,26 x 106
31. Calcular el peso específico de un
objeto de 16 kg y ocupa 5 m3. (g = 10
m/s2).
a) 16 N/m3
b) 21
c) 27
d) 30
e) 32
32. El cubo pesa 100 N y su arista es de
5m. Hallar la presión que ejerce sobre
la mesa.
a) 1 Pa
b) 2 Pa
c) 3 Pa
d) 4 Pa
e) 5 Pa
33. En la figura hallar la presión que ejerce
el ladrillo de masa 4kg: (g=10m/s2)
a) 10 Pa
b) 20 Pa
c) 5 Pa
d) 60 Pa
e) 8 Pa
34. La punta de un lápiz tiene un área de
0,001 cm2 ; si con el dedo se comprime
contra el papel con una fuerza de 12N.
¿Cuál es la presión sobre el papel?
a)1,3x108pa b) 1,2x108pa c)1,4x108pa
d) 1,5x108pa
e)1,6x108pa
35. Un recipiente de 30 cm de largo 6 cm
de ancho y 8 cm de alto está lleno de
mercurio. ¿Cuál es la presión hidrostática en el fondo del recipiente?
a) 1088KPa
b) 10480
c) 10080
d) 9 880
e) 9480
b)
c)
d)
e)
150
1000
500
800
45. Hallar la presión hidrostática en el
fondo del recipiente.
(g = 10 m/s2)
36. ¿Cuál será la presión que ejerce una
fuerza de 20 KN perpendicular en un
área de 100 m2?
a) 1 200 Pa
b) 200
c) 500
d) 300
e) 800
37. Determine la presión hidrostática sobre
el fondo de una piscina de 3 m de
profundidad. (g = 10 m/s2)
a) 1.104Pa
b) 1,5.104 c) 2.104
d) 2,5.104
e) 3.104
38. Una enfermera aplica una fuerza de 40
N al pistón de una jeringa cuya área es
de 10-3 m2. Encuentre la presión que
ejerce, en Pa.
a) 2.104
b) 3.104
c) 4.104
d) 8.104
e) 9.104
Agua
a) 2 kPa
d) 200 kPa
h = 2m
b) 20 kPa c) 0,2 kPa
e) 2000 kPa
46. Un
bloque
está
parcialmente
sumergido en el agua, sabiendo que el
volumen no sumergido es el 20% de su
volumen total, determinar la densidad
del cuerpo. Densidad del agua = 1000
kg/m3
a) 600kg/m3
b) 700 c) 800
d) 900
e) Faltan datos
39. Determinar la diferencia de presión
entre "A" y "B".
a) 25 Pa
b) 250
c) 2500
d) 25000
e) 0,25
47. Un oso polar de peso 2500 N se
encuentra parado sobre un bloque de
hielo de densidad 900 kg/m3, flotando
en el agua. Determinar el mínimo
volumen del bloque de hielo, tal que el
oso no se hunda. G = 10 m/s2
a) 2,5 m3
b) 2 m3 c) 1,5 m3
d) 3,5 m3
e) 3 m3
40. Se desea construir una prensa
hidráulica para ejercer fuerzas de 104
N. ¿Qué superficie deberá tener el pistón grande, si sobre el menor de 0,03
m2 se aplicara una fuerza de 500 N?
a) 0,03 m2
b) 0,06 c) 0,3
d) 0,6
e) 6
48. Una esfera de peso 30 kN se
encuentra flotando en el agua hasta la
mitad; determinar el volumen de la
esfera. g = 10m/s2.
a) 5 m3
b) 2 m3 c) 6 m3
d) 7 m3
e) 8 m3
41. Las áreas de los pistones de una
prensa hidráulica son: 0,5m2 y 10m2.
Halle la carga que podrá levantarse
con esta prensa, cuando se aplique
una fuerza de 0,4 KN.
a) 6 KN
b) 8
c) 10
d) 12
e) 14
42. Se muestra un depósito que contiene
mercurio. Calcúlese la presión en el
fondo del depósito debido al mercurio
en Pa. (g =10 m/s2)
a) 25200
b) 26200
c) 27200
d) 28200
e) 29200
43. El diagrama muestra una prensa
hidráulica cuyas áreas en los pistones
son 0,02 m2 y 0,98 m2. Calcula la
fuerza "F" que puede suspender la
carga mostrada.
a) 60 N
b) 70
c) 80
d) 90
e) 100
44. Determine "F" si el auto de 800 kg se
encuentra en equilibrio (desprecie la
masa de los émbolos) D1 = 400 cm; D2
= 50 cm;
g = 10 m/s2.
a) 125N
49. Una esfera de peso 60 kN flota en el
agua sumergida el 75% de su volumen.
Determinar su volumen. g = 10 m/s 2.
a) 5 m3
b) 2 m3 c) 6 m3
d) 7 m3
e) 8 m3
50. Un oso polar de volumen 0,25 m3 sube
a una balanza y se observa una lectura
de 2497 N. Considerando la densidad
del aire 1,2 kg/m3, determinar el peso
real del oso.
g = 10m/s2.
a) 1500 N
b) 2000 N c) 2500 N
d) 3000N
e) 3500N
51. A la profundidad de 60 m se abandona
una esfera de corcho de densidad 250
kg/m3, ¿Cuánto tiempo demora en salir
a la superficie libre del agua?.
Desprecie toda forma de rozamiento.
g=10m/ss.
a) 2s
b) 3s
c) 4s
d) 5s
e) 2,5s
52. El peso de un objeto en el aire es de
40 N, al sumergirlo en el agua es de 20
N y es de 30 N cuando se sumerge en
un líquido de densidad desconocida,
determine dicha densidad (en kg/m3)
del líquido desconocido.