UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN JUAN
FACULTAD DE INGENIERIA
DEPARTAMENTO DE FISICA
ASIGNATURA :
ESPECIALIDADES :
Ing. ELECTRÓNICA
Ing. En AGRIMENSURA
BIOINGENIERÍA
GUIA DE PROBLEMAS N° 5
FACULTAD DE INGENIERIA
2019
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HIDROSTATICA-HIDRODINAMICA
CURSO 2019 -2º SEMESTRE
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN JUAN
FACULTAD DE INGENIERIA
DEPARTAMENTO DE FISICA
GUIA DE PROBLEMAS N°5
PROBLEMA N°1
Encontrar la presión total en Pa, a 150m por debajo de la superficie del océano.
La densidad relativa del agua de mar es de 1,03 y la presión atmosférica al nivel del mar es 1x105Pa.
PROBLEMA N°2
¿Cuál sería la altura de la atmósfera, si la densidad del aire: a) fuese constante; y
b) decreciera linealmente con la altura hasta llegar a cero?. Supóngase que la densidad al nivel del mar
es 1,3Kg/m3.
PROBLEMA N°3
Tres líquidos inmiscibles se vierten en un recipiente cilíndrico de 20cm de
diámetro. Las cantidades de los líquidos son: 0,50l, 2,6g/cm3; 0,25l, 1,0g/cm3; y 0,40l, 0,80g/cm3.
¿Cuál es la fuerza total que actúa sobre el fondo del recipiente?. (Ignorar la contribución de la
atmósfera).
PROBLEMA N°4
Un tubo en U simple contiene mercurio. Cuando en su rama derecha se vierte
13,6cm de agua, ¿a qué altura se eleva el mercurio en el brazo izquierdo a partir de su nivel inicial?.
PROBLEMA N°5
Un tubo en U de área de sección transversal constante abierto a la atmósfera, se
llena parcialmente con mercurio. Se vierte agua después en ambos brazos. Si la configuración de
equilibrio del tubo es como la mostrada en la figura, con h2 = 1cm, determine el valor de h1.
PROBLEMA N°6
Se vierte mercurio dentro de un tubo en U, como muestra la figura. El brazo
izquierdo del tubo tiene un área de sección transversal A1 = 10cm2 y el área de la sección transversal
del brazo derecho A2 = 5cm2. Luego se vierten 100g de agua en el brazo derecho, como se ve en la
figura. a) Determine la longitud de la columna de agua en el brazo derecho del tubo en U. b) Dado que
la densidad del mercurio es 13,6g/cm3, ¿qué distancia, h, sube el mercurio en el brazo izquierdo?.
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HIDROSTATICA-HIDRODINAMICA
CURSO 2019 -2º SEMESTRE
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PROBLEMA N°7
Un cubo de madera de 20cm de lado y que tiene una densidad de 0,65x103Kg/m3
flota en el agua. a) ¿Cuál es la distancia de la cara superior del cubo al nivel del agua?. b) ¿Qué peso
de plomo tiene que ponerse sobre la parte superior del cubo para que esté justo al nivel del agua?.
Suponga que su cara superior permanece paralela a la superficie del agua.
PROBLEMA N°8
El resorte del medidor de presión mostrado en la figura tiene una k = 1000N/m,
y el émbolo tiene un diámetro de 2cm. Calcule la profundidad en el agua para la cual el resorte se
comprime 0,50cm?.
PROBLEMA N°9
Un bloque de madera flota en el agua con dos tercios de su volumen sumergido.
En aceite tiene 0,90 de su volumen sumergido. Encontrar la densidad de: a) la madera, b) el aceite.
PROBLEMA N°10 Una pieza de hierro fundido pesa 27Kgf en el aire y 18Kgf en el agua. ¿Cuál es
el volumen de las cavidades de dicha pieza?. Supóngase que la densidad relativa del hierro es 7,8.
PROBLEMA N°11 El peso real de un cuerpo es su peso cuando se mide en el vacío donde no hay
fuerzas de flotación. Un cuerpo de volumen V se pesa en el aire sobre una balanza utilizando pesas de
densidad ρ. Si la densidad del aire es ρa y la balanza registra un valor w’, demuestre que el peso real es
w = w’ + ρag ( V – w’/ρg).
PROBLEMA N°12 La tensión en una cuerda que mantiene a un cuerpo sólido por debajo de la
superficie de un líquido, (cuya densidad es mayor que la del sólido), es T0 cuando el recipiente que lo
contiene se encuentra en reposo, demostrar que la tensión T queda determinada por T0 (1 + a/g) cuando
el recipiente tiene una aceleración vertical “a” hacia arriba.
PROBLEMA N°13 Por una manguera contra incendios de 6,35cm de diámetro fluye agua a razón de
0,012m3/s. La manguera termina en una boquilla de diámetro interior igual a 2,20cm. ¿Cuál es la
velocidad con la cual el agua sale de la boquilla?.
PROBLEMA N°14 En un gran tanque de almacenamiento lleno de agua se hace un pequeño orificio
en su costado en un punto 16m por debajo del nivel de agua. Si el caudal de la fuga es 2,5x10-3m3/min.
Determine: a) la velocidad a la cual el agua sale por el orificio y b) el diámetro de éste.
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HIDROSTATICA-HIDRODINAMICA
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PROBLEMA N°15 Fluye agua a través de una cañería horizontal y se entrega en la atmósfera a una
velocidad de 15m/s como se muestra en la figura. Los diámetros de las secciones de la izquierda y de
la derecha de la cañería son 5cm y 3cm respectivamente. a) ¿Qué volumen de agua se entrega en la
atmósfera durante un periodo de 10 minutos. b) ¿Cuál es la velocidad de flujo del agua en la sección
izquierda de la cañería?. c) ¿Cuál es la presión manométrica en la sección izquierda de la tubería?.
PROBLEMA N°16 De un extinguidor contra incendios sale agua bajo presión de aire, como se
muestra en la figura. ¿Qué tanta presión de aire manométrica se requiere para que el chorro de agua
tenga una velocidad de 30m/s cuando el nivel del agua está 0,5m debajo de la boquilla?.
PROBLEMA N°17 En la figura se representa un tubo Venturi para la medición del caudal con el
típico manómetro diferencial de mercurio. El diámetro de entrada es de 40cm y el del estrangulamiento
de 20cm. Hallar el caudal de agua sabiendo que la diferencia entre las alturas alcanzadas por el
mercurio en las dos ramas es de 30cm.
PROBLEMA N° 18 Con un tubo de Pitot se puede determinar la velocidad del flujo de aire al medir
la diferencia entre la presión total y la presión estática. Si el fluido en el tubo es mercurio, densidad de
13600Kg/m3 y h = 5cm, encuentre la velocidad del flujo de aire. Suponga que el aire está estancado en
A y la densidad es de 1,25Kg/m3.
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HIDROSTATICA-HIDRODINAMICA
CURSO 2019 -2º SEMESTRE
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DEPARTAMENTO DE FISICA
PROBLEMA N°19 Un sifón es un dispositivo para extraer líquido de un recipiente que no puede ser
inclinado. Su operación se muestra en la figura. El tubo debe estar inicialmente lleno, pero una vez que
esto se ha hecho, el líquido fluirá hasta que el nivel disminuya por debajo de la abertura A del tubo. El
líquido tiene una densidad ρ y una viscosidad despreciable. a) ¿Con qué rapidez sale el líquido del
tubo en el punto C. b) ¿Cuál es la presión en el líquido en la parte mas alta, representada por el punto
B?. c) ¿Cuál es la mayor altura h posible a la cual se puede elevar agua con un sifón?.
B
h1
d
A
h2
C
PROBLEMA N°20 Un gran tanque de almacenamiento se llena hasta una altura h0. Si el tanque se
perfora a una altura h medida desde el fondo del tanque. a) ¿A qué distancia del tanque cae la
corriente?. b) Si lo que se quiere es que el agua llegue lo mas lejos posible, ¿ a qué altura del fondo del
recipiente debe perforarse el orificio?.
PROBLEMA N°21 Un tubo en U abierto en ambos extremos se llena parcialmente de agua. Luego
se vierte aceite (ρaceite = 750Kg/m3) dentro del brazo derecho y forma una columna L = 5cm de altura.
a)Determine la diferencia h, en las alturas de las dos superficies del líquido. Suponga ρaire = 1,29Kg/m3
pero asegúrese de incluir las diferencias en la presión atmosférica debida a las diferencias de altura.
b) El brazo derecho después se aísla de cualquier movimiento de aire mientras se sopla aire a través de
la parte superior del brazo izquierdo hasta que las superficie de los dos líquidos quedan a la misma
altura. Determine la velocidad del aire que se sopla sobre el brazo izquierdo.
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HIDROSTATICA-HIDRODINAMICA
CURSO 2019 -2º SEMESTRE
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