control cinematica física y química

CONTROL HIDROSTÁTICA FÍSICA Y QUÍMICA
4º ESO
NOMBRE:..............................................................................................................................................
1. Si la altura del agua dentro de una bañera es de 25 cm y el tapón de la misma tiene un
radio de 2 cm, calcula: (1.5 ptos)
a)
La superficie del tapón.
b)
La presión que soporta el tapón.
c)
La fuerza mínima que hay que ejercer para quitar el tapón.
Dato: densidad del agua= 1000 kg/m3.
Explica en qué principio te has basado para resolver el problema.
2. a) ¿Qué es un menisco? ¿Cuando se forma un menisco convexo? (0.75 ptos)
b) Dos personas que pesan igual, caminan sobre la nieve. Si una lleva botas del número 41 y
la otra del 36, ¿Quién de los dos dejará huellas más profundas en la nieve? Razona la
respuesta. (0.75 ptos)
3. a) Con una prensa hidráulica, se quiere levantar un coche de masa 1250 kg. Si la superficie
del émbolo menor es de 15 cm2 y la del émbolo mayor de 3 m2. Calcula fuerza debe
aplicarse. ¿Dónde situamos el coche? ¿Dónde ejercemos la fuerza? (1.5 ptos)
b) Explica en qué principio de basan las prensas hidráulicas. Este principio ¿es válido para
todos los fluidos? (0.5 ptos)
4. a) Un cuerpo pesa 700 N en el aire. Cuando se sumerge en agua, su peso se reduce a 450
N. Calcula el volumen del cuerpo y su densidad. (densidad del agua: 1000 kg/m3) (1 pto)
b) ¿Qué ha de cumplirse para que un objeto flote en un líquido? De acuerdo con la respuesta
que has dado, calcula si un objeto de 2 kg de masa y densidad 800 kg/m3, flota en alcohol de
densidad 770 kg/m3 (1.5 ptos)
5. a) Explica qué es la atmósfera. Define presión atmosférica y enumera las unidades en las
que se puede medir y las equivalencias entre ellas (1.5 ptos)
Problema de máxima dificultad:
b) Calcula la altura del pico Mencilla (Sierra de la Demanda) sobre el nivel del mar, sabiendo
que la presión atmosférica en la cima es de 575 mm de mercurio. Suponemos que la
densidad del aire es constante e igual a 1,3 kg/m3 y que la presión atmosférica a nivel del
mar es 760 mm de mercurio. (1 pto)
NOTA: Para todo el examen, tómese g=9.8 m/s2
1. a) S = π · r2 = π · (0,02m)2 =1,26· 10-3 m2
b) P = d·g·h = 1000 kg/m3∙9,8 m/s2∙0,25 m = 2450 Pa
c)
P
F
S
2450 Pa = F/1,26· 10-3 m2
F = 3,087 N
Para resolver el problema, nos hemos fundamentado en el principio fundamental de la
hidrostática (parte b), y aplicando el concepto de presión, hemos resuelto la parte c)
2. a) Teoría por el libro.
b) La fuerza (en este caso, será la debida al peso) que ejercen sobre el suelo es la misma, pero la
persona que calza el número 41 lo hace sobre una superficie mayor que la del número 36. Como
F
P  , ejerce mayor presión la que calza un número más pequeño, y las huellas en la nieve
S
serán más profundas.
3. a) m = 1250 kg
S1 = 15 cm2 = 15 ∙ 10-4 m2
F1 = Peso coche = 1250 kg∙9,8 m/s2 = 12250 N
S 2 = 3 m2
La presión ha de ser la misma en los dos émbolos y por tanto:
P1 = P 2
F1/S1 = F2/S2
F2
12250N
→ F2 = 6,125 N

2
3m
15  10 4 m 2
El coche lo situamos en el émbolo de mayor superficie y la fuerza la ejercemos en el émbolo de
menor superficie.
b) Se basan en el Principio de Pascal. Sólo es válido para líquidos (que no se pueden comprimir
y transmiten la presión a todos los puntos) y no para gases (que sí se pueden comprimir).
4. a) Pr = 700 N
Pa = 450 N
E = Pr – Pa = 700 N – 450 N = 250 N
Por otra parte, el empuje es igual al peso del líquido desalojado:
E = 250 N = dL ∙ VL ∙ g
250 N = 1000 kg/m3∙ VL ∙ 9,8 m/s2
VL = 2,55 ∙ 10-2 m3
Y este volumen coincide con el volumen del cuerpo.
Para calcular la densidad del objeto, necesitamos conocer su masa, y lo podemos calcular a
partir del peso real, ya que:
Pr = mobjeto∙ g
700 N = mobjeto∙ 9,8 m/s2 → mobjeto = 71.43 kg
Y la densidad del objeto será:
dobjeto = m/V = 71,43 kg/2,55 ∙ 10-2 m3 = 2801,2 kg/m3
b) Para que un objeto flote en un líquido, ha de cumplirse que:
E > P.
Para conocer si el objeto del ejemplo flota en el alcohol, calculamos, por una parte su peso, y
por otra, el empuje que sobre el objeto ejerce el fluido (en este caso, el alcohol).
Peso = m ∙ g = 2 kg ∙ 9,8 m/s2 = 19,6 N
E = Peso del liquido desalojado = dL ∙ VL ∙ g
El volumen de líquido desalojado es igual al volumen que ocupa el cuerpo. Es un dato que
no nos dan, pero que podemos calcular a partir de su masa y de la densidad del cuerpo.
d objeto 
mobjeto
Vobjeto
2kg
800kg 3 
m Vobjeto
→
Vobjeto= 0,0025 m3
Ahora tenemos todos los datos para poder calcular el empuje que el alcohol ejerce sobre el
objeto.
E = d L ∙ VL ∙ g
E  770
kg
m
 0,0025 m 3  9,8 2
3
m
s
E = 18,865 N
Y como el peso es mayor que el empuje, el objeto se hundirá.
5. a) Teoría por el libro.
b)
daire = 1,3 kg/m3
Pcima = 575m m Hg
101300Pa
= 76641 Pa
760m m Hg
Pmar = 760 mmHg
El principio fundamental de la hidrostática nos dice que:
P2 – P1 = daire·g·haire
(la diferencia de presiones corresponde a la altura del
pico)
En este caso, la diferencia de presiones será entre la presión atmosférica a nivel del
mar y en lo alto del pico.
101300 Pa – 76641 Pa = 1,3 kg/m3 ∙ 9,8 m/s2 ∙ h
Si despejamos h de la ecuación anterior, obtenemos que:
h = 1935 metros