F1. Guia 4. Hidrostatica

Física 1
Instituto Superior Octubre. Tecnicatura Superior en Higiene y Seguridad en el trabajo.
Unidad 2. Mecánica de fluidos
Guía 4. Hidrostática
Presión en los fluidos
1) Los submarinos pueden sumergirse hasta unos 200
metros de profundidad en el mar (= 1025 Kg/m3).
a) Calcular la presión que soportan las paredes de
un submarino debido al peso del agua.
b) Determinar la fuerza que actúa sobre una escotilla de 1 m2 de área.
Rta: a) 2 009 KPa; b) 2 009 KN
2) Los restos del Titanic se encuentran a una profundidad de 3 800 m. Si la densidad del agua del mar
es de 1030 Kg/m3, determina la presión que soporta debida al agua del mar.
Rta: 38 357 KPa
3) Una bañera contiene agua hasta 50 cm de altura.
a) Calcular la presión hidrostática en el fondo de
la bañera.
b) Calcular la fuerza que hay que realizar para
quitar el tapón de 28 cm2 de superficie, situado
en el fondo de la bañera.
Rta: a) 4,90 kPa; b) 13,7 N
4) Calcular la presión absoluta bajo el mar (δ = 1 030
Kg/m3) considerando una presión atmosférica de
101 324 Pa.
a) a 1 m de profundidad
b) a 10 m de profundidad.
Rta: a) 111 kPa. b) 202 kPa
5) Una piscina rectangular mide 25 m de largo, 12 m
de ancho y 2 m de profundidad. Encontrar:
a) La presión manométrica en el fondo de la piscina.
b) La fuerza total en el fondo debida al agua que
contiene.
c) La presión absoluta en el fondo de la piscina en
condiciones atmosféricas normales.
Rta: a) 19,6 kPa. b) 5.880 kN c) 121 kPa
6) Calcular el peso y la masa de aire atmosférico que
hay sobre 1 m2 de suelo.
Rta: 101 324 N y 10 339 kg (10,4 tn)
7) Una ventana tiene un vidrio de 120 cm de largo y
100 cm de alto. La resistencia a la tracción de un
vidrio común es de 1 kg/cm2.
a) Calcular la fuerza que resiste el vidrio por m2.
b) Calcular la fuerza que resiste el vidrio de la
ventana.
c) Calcular la fuerza que recibe el vidrio debido a
la presión atmosférica del exterior.
d) Justificar porqué la presión atmosférica no
puede romper el vidrio de la ventana
Rta: a) 98 kN; b) 118 kN c) 122 kN
8) Calcular la presión absoluta en un tanque con glicerina de 1,65 m de altura y 3 m de diámetro
a) en el fondo
b) la presión hidrostática a 90 cm de profundidad
c) la presión absoluta a 90 cm de profundidad
d) la presión con la que sale el líquido si se perfora un orificio a 40 cm del fondo del tanque
Rta: a) 122 kPa b) 11,1 kPa c) 112 kPa d) 117 kPa
9) ¿Qué altura alcanzará el agua corriente en la tubería de un edificio si el manómentro que mide la
presión del agua al nivel de la calle indica 270 kPa?
Rta: 27, 3 m
10) La ciudad de Denver, en Colorado, Estados Unidos
se conoce como la "Ciudad a una Milla de Altura"
debido a que está situada a una elevación aproximada de 1.585 m. Si la presión a nivel del mar es
de 101,3 KPa ¿Cuál es la presión atmosférica en
Denver? ( aire = 1,29 Kg/m3)
Rta: 81, 3KPa
Prensa de Pascal
11) Un elevador hidráulico consta de dos émbolos de
sección circular de 3 y 60 cm de radio, respectivamente. ¿Qué fuerza hay que aplicar sobre el émbolo menor para elevar un objeto de 2000 kg de masa colocado en el émbolo mayor?
Rta: 49 N
12) Un recipiente cerrado que contiene líquido está
conectado al exterior mediante dos pistones, uno
de 1 cm2 y otro de 100 cm2. Ambos pistones se encuentran a la misma altura. Se aplica una fuerza de
100 N hacia abajo sobre el pistón pequeño. ¿Cuánta masa puede levantar el pistón grande?
Rta: 1 020 Kg.
13) La base de un elevador hidráulico de automóviles
posee un cilindro de 1,20 m de diámetro conectado a un pistón de fuerza de 15 cm de diámetro.
¿Qué fuerza deberá ejercer sobre el pistón para
sostener un automóvil de 1 250 Kg?
Rta: 192 N
14) Un elevador de automóviles con un sistema hidráulico posee un pistón capaz de elevar hasta
3500 kg cuando en el otro extremo del sistema se
ejerce una fuerza de 3800 N sobre un émbolo de
20 cm de radio. Calcular el diámetro del pistón
mayor.
Rta: 1,2 m
v.2016
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Guía 4. Hidrostática
15) En el tubo en U de la figura es un dispositivo simple que permite comparar la densidad de dos líquidos. Se ha llenado la rama de la derecha con
mercurio y la de la izquierda con diferentes líquidos de densidad desconocida.
a) En un caso la altura
del mercurio fue de 2
cm y la del líquido
desconocido fue de
14 cm. Hallar la densidad del líquido desconocido.
b) En otro caso la altura
del mercurio fue de
1,8 cm y la del líquido
desconocido fue de
13,3 cm. identificar el líquido desconocido.
Rta: a) 1 943 Kg/m3 b) Cloroformo
17) El siguiente diagrama muestra un sistema compactador de fardos de pasto. La plataforma B de 0,384
m2 ejerce una fuerza de 5000 N sobre el fardo. La
plataforma B se eleva al bajar el pistón D de 30 cm
de diámetro por medio de la palanca A de 1,2 m
accionada por el motor C que la hace descender
1,5 m en 7 segundos. Entre las articulaciones 1 y 2
hay 30 cm. El fardo se compacta 40 cm.
Integración de contenidos
Calcular
a) La presión que se ejerce sobre el fardo.
b) La fuerza que se ejerce sobre el pistón.
c) La distancia que debe descender el pistón.
d) La fuerza que ejerce el motor.
e) La potencia del motor.
Rta: a) 13,0 kPa b) 920 N c) 2,17 m d) 230 N e) 49,3 W
16) El elevador de automóviles de una estación de
servicio tiene un pistón con un diámetro de 40 cm
que se eleva hasta 2 m. El pistón es desplazado por
un depósito de aceite que tiene una profundidad
de 50 cm conectado a un motor con una potencia
de 185 W que puede ejercer una presión de hasta
1176 hPa.
a) ¿Cuál es la masa máxima que puede levantar?
b) ¿Cuánta energía consume el motor para elevar
la carga máxima?
c) ¿Cuánto tiempo tarda en elevar la carga máxima?
d) ¿Cuánto tiempo tarda en elevar un automóvil
de 1380 kg?
Rta: a) 1507 kg b) 29,5 kJ c) 2 min 40 s d) 2 min 26s
A
1
A
FARDO
2
C
B
D
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