TRABAJO PRÁCTICO Nº 2 HIDROSTATICA Temas

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CUYO
FISICA
1
Tecnicatura Universitaria en Enología y Viticultura
Ciclo 201 6
FAC. DE CIENCIAS AGRARIAS
Esp. Prof. Bioq. Liliana C. Fasoli
TRABAJO PRÁCTICO Nº 2
HIDROSTATICA
Temas: Medición de la densidad. Hidrómetros, densímetros, tubos en U.
A. Analice y resuelva las siguientes situaciones
1. Un hidrómetro consiste en un bulbo esférico y un tallo cilíndrico con área transversal
de 0.400 cm2 (véase la figura). El volumen total es de 13.2 cm 3. Sumergido en agua, el
hidrómetro flota con 8.00 cm del tallo sobre la superficie. Sumergido en un líquido
orgánico, 3.20 cm del tallo sobresale de la superficie. Calcule la densidad del líquido
orgánico. (Nota: esto ilustra la precisión del hidrómetro. Variaciones de densidad
relativamente pequeñas producen variaciones relativamente grandes en la lectura.)
Al sumergir el hidrómetro en el líquido de
referencia (agua) y en el líquido problema (x),
podemos plantear que:
Alcanzado el equilibrio:
E agua = P (peso) hidrómetro ( 1)
E liq x = P (peso) hidrómetro (2)
De (1) y (2) se deduce:
E agua = δ agua . V agua despl . g = P hidrómetro
V agua despl = A . h agua =
E agua= δagua . A . h agua . g
Igualmente:
E liq x = δliq x . V . h liq x . g
Siendo A y g constantes y haciendo el cociente entre las densidades:
δ agua/ δliq x = h liq x/ h agua = n
Mayor altura alcanzada por el vàstago del hidrometro, mayor empuje y mayor densidad del
lìquido:
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δ agua= δliq x . n
Aplicar los valores y discutir el resultado.
2. Un tubo en forma de U abierto por ambos extremos contiene un poco de mercurio. Se
vierte con cuidado un poco de agua en el brazo izquierdo del tubo hasta que la altura
de la columna de agua es de 15.0 cm (figura). a) Calcule la presión manométrica en la
Interfaz agua-mercurio. b) Calcule la distancia vertical entre la superficie del mercurio
en el brazo derecho del tubo y la superficie del agua en el brazo izquierdo. (δ agua=
1000 kg/m3; δ Hg = 13.600 kg/m3 ; g = 9,8 m/s2)
3. El tubo vertical abierto de la figura (a) contiene dos fluidos de densidades δ1y δ2, que
no se mezclan. Demuestre que la presión en el fondo del tubo está dada por la
expresión p = po + g(ρ1h1 + ρ2h2).
Figura (a)
Figura (b)
Figura (c)
4. Un tubo en U abierto en ambos extremos se llena parcialmente con agua. Después se
echa aceite de densidad δ ac en el brazo derecho del tubo, formando una columna de
altura h1, (figura (b)). Calcular la diferencia h en las alturas de las dos superficies de
líquido.
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5. Un tubo en U de área de sección transversal constante, abierto a la atmósfera, se llena
parcialmente con mercurio. Después se echa agua en ambos brazos. Si la
configuración de equilibrio del tubo es como la mostrada en la figura (c), con h 2
conocido, determine el valor de h1.
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Apéndice
Medición de densidad con tubos en U
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_/fluidos/estatica/densidad/densidad.html
En esta experiencia aplicamos la ecuación fundamental de la
estática de fluidos
Se comparan dos líquidos inmiscibles, el agua, cuya densidad
es conocida (1.0 g/cm3).y un líquido de densidad
desconocida.
Dado que A y B están a la misma altura sus presiones deben
ser iguales:

La presión en A es debida a la presión atmosférica
más la debida a la altura h2 de la columna de fluido
cuya densidad δ2 queremos determinar.
pA=p0 + δ2 . g . h2

Igualando las presiones en A y B, pA=pB:
δ2 / δ 1 = h 2 / h 1
La presión en B es debida a la presión atmosférica
más la debida a la altura h1 de la columna de agua
cuya densidad conocemos
pB=p0 + δ1 . g . h1
Las densidades de los dos líquidos no miscibles están en relación inversa a las alturas de sus
columnas sobre la superficie de separación en el tubo en forma de U.
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