Hidrostática_TEMA 1_A - facultad de ingenieria

Lic. María Raquel Aeberhard
Universidad Nacional del Nordeste
Facultad de Ingeniería
Departamento de Físico-Química/Cátedra Física II
FÍSICA II
Guía De Problemas Nº1:
Conceptos Fundamentales
Estática De Fluidos
PROBLEMAS RESUELTOS
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Lic. María Raquel Aeberhard
1. Una estrella de neutrones tiene un radio de 10 Km y una masa de 2x1030 Kg ¿Cuánto pesaría
un volumen de 1 cm3 de esa estrella, bajo la influencia de la atracción gravitacional en la
superficie de la tierra?
SOLUCIÓN
Datos: radioestrella = 10 km ; mestrella = 2x1030 Kg
Para calcular el peso de 1 cm3 de la estrella donde W  m.g , debemos calcular primero la
masa a través del concepto de densidad:


mestrella
Vestrella


2 x1030
4,10x1018
  5,77x1011 Kg / cm3
donde
4
Vestrella   .r 3
3
es decir que por cada cm3 tiene una masa de 5.77x1011Kg
Finalmente el peso de 1 cm3 de la estrella, bajo la influencia de la atracción gravitacional en la
superficie terrestre será:
W  m.g  5,77x1011 Kg.9,8m / seg 2  5,65x1012 N
2. Determinar la presión atmosférica normal en: a) barias (dinas/cm2), b) pascales (N/m2), c) torr.
d) p.s.i. (libras/pulgadas2), e) bar f) Kgf/cm2. Como dato se considera que presión atmosférica
normal es la que ejerce una columna de mercurio de 76 cm de altura a 0ºC y en un lugar
donde la aceleración de la gravedad vale 980,6 cm/seg2. La densidad del mercurio es: 13,596
g/cm3.
SOLUCIÓN
Datos: Pat= 76 cmHg ; g = 980.665 cm/seg2 ;  Hg = 13,5951 g/cm3
Se define la presión como: P 
F
S
o también P  .g.h y reemplazando valores:
dina
g
cm
din
a) P  13,5951 32 .980,665
.76cm Hg  1,01325x106
 1,01325x106 barias
2
2
cm
seg
cm
b) P  1,01325x106
g.cm
1Kg 1m 10000cm2
N
.
.
 1,01325x105 2  1,01325x105 Pa
2
2
2
seg .cm 1000g 100cm
1m
m
c) P  76cmHg  760mmHg 760Torr
d) P  1,033
ya que 1 Torr = 1mmHg
Kgf
1lbf
6,4516cm2
lbf
.
.
 14,7
 14,7 psi
2
2
cm 0,454Kgf 1 pu lg
pu lg 2
5
5
e) 1bar  10 Pa  P  1,01325 x10 Pa.
1bar
 1,01325 bar ; o también 1013,25m ilibar
10 5 Pa
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3. En el tubo en “U” de la figura, se ha llenado la rama de la derecha con mercurio y la de la
izquierda con un líquido de densidad desconocida. Los niveles definitivos son los indicados en
el esquema. Hallar la densidad del líquido desconocido si la densidad del mercurio es de 13,6
g/cm3
SOLUCIÓN
Por definición P  .g.h ; y,. en el lugar donde está la separación entre los líquidos (puntos A
y B), se cumple que PA  PB 
liq .hliq   Hg .hHg
  liq 
 A .hA   B .hB o reemplazando según el problema:
 Hg .hHg
hliq

13,6 g / cm3 .2cm
 1,94g / cm3
14cm
EJERCICIOS PROPUESTOS
4. Un manómetro se encuentra montado en la cabina abierta de un avión que se encuentra en
tierra y mide la presión de aceite, indica 6 kgf/cm2 cuando la presión barométrica es de 752
mmHg. Considerando que la aceleración de la gravedad es de g = 9,80665 m/seg 2 y que no
depende de la altura a que se eleve el avión, calcular: a) la presión absoluta del aceite en
N/m2, en bar, en Kgf/m2, Kgf/cm2, b) la presión que marcará el manómetro, expresada en
estas mismas unidades, cuando el avión se eleva a cierta altura en la cual la presión
atmosférica es de 0,590 bar y la presión absoluta permanece invariable.
5. ¿Cuál es la presión a 1m y a 10m de profundidad desde la superficie del mar?. Suponga que la
densidad ρ = 1,03x103 Kg/m3 como densidad del agua de mar y que la presión atmosférica en
la superficie del mar es de 1,01x105 Pa. Suponga además que a este nivel de precisión la
densidad no varía con la profundidad
6. En un tubo en “U” de sección uniforme hay cierta cantidad de mercurio. Se agrega, en una de
las ramas, agua hasta que el mercurio asciende en la otra 2,3 cm. ¿Cuál es la longitud del
agua en la otra rama?
7. El pistón de un elevador hidráulico de automóviles tiene 30 cm de diámetro y se desea
calcular: a) Qué presión en pascales se requiere para levantar un automóvil cuya masa es de
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1500 Kg, y a cuántas atmósferas equivale, b) Qué fuerza expresada en Kgf deberá aplicarse
en el cilindro menor de la prensa hidráulica si su diámetro es de 2 cm.
8. Una campana de inmersión está proyectada para resistir la presión del agua a una profundidad
de 609,6 m. Si el agua de mar tiene un peso específico de 1,025 gf/cm3, determinar: a) la
presión que actúa a esa profundidad, b) la fuerza total que actúa sobre una ventana de vidrio
de 15,24 cm de diámetro.
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