13.1 el agua salada tiene una densidad mayor que el agua dulce. Un bote flota en el agua dulce como en el agua salada. La fuerza de flotación sobre el bote en el agua salada es mayor que en el agua dulce. a) igual b) menor c) mayor R/ la fuerza de flotación en agua salada es mayor que la de agua dulce porque en la ecuación de fuerza de flotación indica que es directamente proporcional a la densidad por volumen que es igual a la masa desplazada hacia la superficie en este caso el bote por lo tanto será mayor. Flotación=ρVfg 13.2 usted llena un vaso alto con hielo y entonces agrega agua hasta el nivel del borde del vaso, de tal suerte que alguna parte del hielo flota sobre el borde. Cuando se derrite el hielo, ¿Qué pasa con el nivel del agua? (desprecie la evaporación y suponga que el hielo y el agua permanecen a 0 C mientras el hielo se derrite.) a) b) c) d) El gua se derrama por los bordes El nivel del agua cae por debajo del borde El nivel del agua permanece a nivel del borde Depende de la diferencia de la densidad entre el agua y el hielo R/ el gua se derrama por los bordes (a) ya que al derretirse pasa de estado solido a liquido y si el vaso con agua está al límite del borde entonces aumentara la cantidad de liquido contenido en el vaso superando el espacio que puede ocupar agua a si derramándose en pequeña medida. 13.3 la figura muestra cuatro tanques abiertos idénticos, llenos hasta el borde con agua y puestos en una báscula. Unas bolas flotan en los tanques (2) y (3), pero un objeto se hunde hasta el fondo del tanque (4). ¿Cuál de los siguientes ordenan correctamente los pesos mostrados en la basculas? a) (1) < (2) < (3) < (4) b) (1) < (2) = (3) < (4) c) (1) < (2) = (3) = (4) d) (1) = (2) = (3) < (4) R/ la respuesta es la (a) porque cada tanque posee el mismo liquido además en unos tanques tiene una pelota esto quiere decir que para el tanque 2 es más pesado que el tanque 1 porque tiene una pelota que se le sumara en peso al agua que esta contendió dentro del tanque pero en la otras se pude observar que se sumergen un poco mas en otras palabras esto indica que las que están mas sumergidas, el tanque pesara mucho mas comparada con los tanques primeros 1 y 2 por lo tanto el tanque de mayor peso es el tanque 4 además de tener el mismo liquido que los otros tanques tiene una pelota mucho mayor que los otros tanques añadiéndole peso al tanque (4) y esto se traduce viendo que la pelota esta mayormente sumergida en el tanque comparado respecto a los tanques 1,2 y 3. 14.4 se encuentra en un bote lleno con grandes piedras a la mitad de un estanque pequeño. Usted comienza a tirar las piedras al agua. ¿que el pasa al nivel del agua del estanque? a) sube b) baja c) no cambia d) sube momentáneamente y luego baja cuando las piedras llegan al fondo e) no hay suficiente información para decidir R/ la respuesta es la (b) baja, debido a que al colocarle piedras al bote el agua se desplaza hacia arriba compensando el peso del bote por lo tanto el nivel del agua sube, entonces cuando esas rocas que estaban en el bote pasan al agua el barco sube sobre el nivel del agua, pero el nivel del agua desciende. 15.5 orden jerárquicamente, de mayor a menor, las magnitudes de las fuerzas f1, f2, f3 requeridas para equilibrar las masas mostradas en la figura. R/ 13.6 en una tubería horizontal de agua que se estrecha a un radio menor, la velocidad del agua en la sección con el radio menor será mayor. ¿Qué pasa con la presión? a) la presión será la misma tanto en la sección mas ancha como en las mas angosta de la tubería b) la presión será mayor en la sección mas estrecha de la tubería c) la presión será mayor en la sección mas ancha de la tubería d) es imposible decir. R/ el agua que fluye por el radio menor tendrá mayor velocidad, pero menor presión, esto esta demostrado por el principio de Bernoulli que hace referencia a una tubería y que tiene una sección estrecha por esa sección estrecha perderá presión, pero aumentará la velocidad del liquido al contrario si el liquido fluye por la sección ancha habrá mayor presión que velocidad con la que fluye el líquido, por lo tanto, corresponde a la opción (C). 13.7 en una de las películas de star wars, cuatro de los héroes quedan atrapados en un compactador de basura de la estrella de la muerte. Las paredes del compactado empiezan a acercarse y los héroes necesitan escoger un objeto de entre la basura para colocarlo entre las paredes que se acerca para detenerlos. Todos los objetos tienen la misma longitud y la misma sección transversal circular, pero sus diámetros y composiciones son diferentes. Suponga que cada objeto esta orientado horizontalmente y no se dobla. Tienen el tiempo y la fuerza para sostener solo uno de estos objetos entre las paredes. ¿cuál de los objetos mostrados en la figura servirá mejor, esto es, resistirá la mayor fuerza por unidad de compresión. R/ el material que tiene mayor dureza o resistencia de compresión sería el acero porque su dureza es proporcional a su densidad, es decir que el acero es mas denso es que otros materiales como, el aluminio, la madera y el vidrio, por lo tanto, el acero resistiría mejor la fuerza de compresión en el compactador de basura. 13.8 muchos altímetros determinan cambios de altura midiendo en la presión atmosférica. un altímetro que esta diseñado para ser capaz de detectar cambios de altitud de 100m cerca del nivel del mar debería ser capaz de detectar cambio de a) b) c) d) e) Aproximadamente 1Pa Aproximadamente 10Pa Aproximadamente 100Pa Aproximadamente 1KPa Aproximadamente 10KPa R/ para hallar la presión atmosférica teniendo la altitud sobre el nivel del mar se utiliza una ecuación para hallarlo 𝑃(ℎ) = 𝑃𝑜 ∗ 𝑒 −𝛼∗ℎ (1) Se debe hallar Alpha para calcular la presión atmosférica 𝛼= 𝑃𝑎𝑖𝑟𝑒 −𝑔 𝑝𝑂 (2) Alpha es igual a la densidad del aire que es de 1,22kg menos la gravedad de 9.8m/s2 todo esto sobre la presión sobre el nivel del mar 101293Pa. Siendo Alpha igual a -8.47*10-5 si remplazamos estos valores en la ecuación (1) se obtiene que la presión atmosférica cuando esta a una altitud de 100 metros sobre el nivel del mar es de 1.0008 es decir 1KPa por la opción (d). 13.9 ¿Cuál de las siguientes afirmaciones no se hizo de la derivación de la ecuación de bernoulli? a) b) c) d) e) Las líneas de corriente no se cruzan Hay viscosidad despreciable Hay fricción despreciable No hay turbulencia Hay gravedad despreciable R/ la afirmación (e) no esta incluida en la derivación de la ecuación de Bernoulli ya que se utiliza en la ecuación la presión, la velocidad, la energía cinética y la energía potencial gravitatoria por lo tanto no puede ser despreciable. P1+21ρv12+ρgh1=P2+21ρv22+ρgh2 13.10 un vaso de precipitado se llena con agua hasta el borde. Cuando se coloca suavemente un patito de plástico de juguete ocasiona que algo de agua se derrame. El peso del vaso de precipitado con el patito flotando en el es: a) mayor que el peso antes de poner al patito b) menor que el peso antes de poner el patito c) igual que el peso de antes de poner el patito d) mayor o menor que el peso antes de poner al patito, dependiendo del peso del patito. R/ se selección la letra (d) porque no se sabe cuanto pesa el patito para saber si realmente pesara mas el vaso con el patito además que al colocar el patito sobre el agua se pierde cierta cantidad de agua por lo tanto se podría considerar que perdió peso el vaso aun estando el patito pero no sabe realmente cuanto pesa el patito para dar una afirmación directa de si aumento o disminuyo el peso del vaso depende directamente del peso del patito. 13.11 un pedazo de corcho (densidad = 0.33 g/cm3) con una masa de 10g se mantiene en su sitio bajo el agua mediante una cuerda, como se muestra en la figura. ¿Cuál es la tensión, T, en la cuerda? a) 0.10n b) 0.20n c) 0.30n b) 100n e) 200n f) 300n R/ para este caso se visualiza mediante un diagrama de cuerpo libre en la pelota, pues en el plano del corcho están actuando solamente fuerzas en el eje Y por lo tanto se toman la sumatoria de todas las fuerzas en el eje Y, tales como: la masa del corcho, la gravedad y la tensión de la cuerda aplicada al corcho, esta sumatoria da como resultado el valor de la opción (b). 13.12 usted sabe por experiencia que, si el auto en el que está viajando se detiene súbitamente, los objetos pesados en la parte trasera se mueven hacia la parte delantera. ¿Por qué un globo lleno de helio en una situación semejante se mueve, en lugar de esto, hacia la parte trasera del auto? R/ el factor determinante es el aire ya que es más denso y más pesado que el helio por lo tanto al momento de experimentar una aceleración en el carro hacia adelante el aire toma la dirección como un cuerpo pesado hacia atrás del carro llegando por la parte trasera del globo de helio y empujándolo hacia adelante es decir que el aire empujo al globo hacia delante debido a la fuerza y dirección con la que actuó el carro, si fuera el caso contrario el automóvil desacelera el aire se desplaza en dirección contraria mediante las leyes de newton el aire se mueve hacia delante estando detrás del globo de helio y así empujándolo hacia atrás debido a que el globo de helio es mas liviano y menos denso que el aire. 13.13 un pedazo de papel se dobla a la mitad y después se coloca sobre una mesa plana. De tal manera que se “levante” en la mitad como se muestra en la figura. Si usted sopla aire entre el papel y la mesa, ¿se moverá el papel hacia arriba o hacia abajo? Explique. R/ se moverá hacia abajo ya que experimenta una fuerza de empuje de la corriente de aire que proviene de la boca 13.14 ¿en qué dirección actúa la fuerza debida al agua que fluye de la regadera sobre la cortina de baño, hacia adentro en la dirección de la ducha o hacia afuera? Explique. R/ es absorbido hacia el interior de la ducha, este fenómeno puede explicarse como la diferencia de presión que aparece debido a que el aire es más ligero, cuando está húmedo o caliente dentro de la ducha, y tiende a elevarse, mientras que al otro lado de la cortina es más frío, seco y pesado, de modo que se desplaza hacia dentro por la diferencia de presión. Cuanto más elevada sea la temperatura del agua, más intenso será este fenómeno. 13.15 indique y discuta cualesquiera fallas en la siguiente afirmación: el ascensor de coches hidráulicos es un dispositivo que funciona sobre la base del principio de pascal. Semejante a dispositivo que puede producir grandes fuerzas de salida con pequeñas fuerzas de entrada. De esta manera, con una pequeña cantidad de trabajo realizado por la fuerza de entrada, se produce una cantidad mucho mayor por la fuerza de salida, y se puede levantar el enorme peso de un coche. R/ esta afirmación es correcta basado en el principio de pascal porque en el elevador hidráulico contiene un aceite que en este caso es el fluido hidráulico que al estar sometido a cierta presión de entrada este aceite se transforma en energía chocando sus partículas como un líquido incompresible a todas las direcciones del interior del gato doblándose la presión de salida con respecto a la presión de entrada inicial provocando el levantamiento del auto. 13.6 dados dos resortes de tamaño y forma idénticos, uno hecho de acero y otro de aluminio, ¿cual tiene la mayor constante de resorte? ¿depende la diferencia mas en el modulo de corte o en el módulo volumétrico del material? R/ El acero tiene más constante de elasticidad exactamente con una diferencia de 140,000, y depende más del módulo de elasticidad longitudinal o volumétrico, ya que el módulo de corte siendo la relación fija con el módulo volumétrico y el coeficiente de Poisson, depende del valor que tenga el módulo volumétrico. 13.17 un material tiene una mayor densidad que otro. ¿son los átomos o moléculas individuales del primer material necesariamente mas pesados que aquellos del segundo? R/ para que la densidad de un material sea más pesada con respecto a otro se debe es en las moléculas ya que las moléculas son un conjunto de átomos compuestos es decir que en una molécula puede haber varios átomos por lo tanto ser más pesado comparado a los átomos un átomo este compuesto de muchas partículas pequeñas a diferencia de un conjunto de átomos es decir una molécula será mas pesado entonces el primer material será el más pesado. 13.18 las balanzas analíticas se calibran para dar valores correctos de la masa de artículos como objetos de acero con una densidad de Ps= 8000.00 kg/m3. La calibración compensa la fuerza de flotación que surge debido a que las mediciones se realizan en el aire, con una densidad de Pa= 1.205kg/m3. ¿Qué compensación debe hacerse para medir masas de objetos de un material distinto, de densidad p? ¿tiene alguna importancia la fuerza de flotación del aire? R/ 13.19 si usted abre el grifo en el lavabo del baño, observara que la corriente parece estrecharse a partir del punto en el cual deja la abertura del grifo hasta el punto en el cual golpea contra el fondo del lavabo. ¿Por qué ocurre esto? R/ la corriente de agua se adhiere con la tubería interna del grifo y por lo tanto toma la forma de la tubería o espacio de la tubería, así, saliendo a la abertura del grifo con la forma de corriente que viene dentro de la abertura del grifo, la forma del grifo influye en la dirección de corriente del agua. 13.20 en muchos problemas que involucran a la segunda ley de newton al movimiento de los objetos sólidos, se desprecia la fricción a fin de hacer la solución más fácil. La contraparte de la fricción entre solidos es la viscosidad de los líquidos. ¿se tornan los problemas que involucran el flujo de los fluidos mas simples si se desprecia la viscosidad? Explique. R/ Es similar ciertamente ya que en el principio de Bernoulli es una teoría general sobre los fluidos en movimiento despreciando la viscosidad y otros factores. Desde luego existen problemas basado en la mecánica de fluidos despreciando la viscosidad, pero para problemas más simples o básicos que realmente no es necesario tenerlo en cuenta. 13.21 usted tiene dos esferas de plata idénticas y dos fluidos desconocidos, A y B. coloca una esfera en el fluido A y se hunde; coloca la otra esfera en el fluido B y flota. ¿qué puede concluir acerca de la fuerza de flotación del fluido A contra la del fluido B? R/ se concluye que en el fluido A, la fuerza del fluido o fuerza de empuje del fluido hacia arriba es inferior, es decir que la bola de acero venció la presión ejercida del fluido hacia arriba debido a que la bola de acero es pesado superando así la fuerza de flotación y así hundiéndose por el contrario en el fluido B, el fluido B su fuerza de flotación es mayor debido a que el liquido debe ser mas denso y/o pesado así superando el peso de la bola de acero provocando que ascienda mediante la fuerza de flotación. 13.22 el agua fluye de la abertura circular de un grifo de radioo dirigido verticalmente hacia abajo, a velocidad Vo conforme la corriente de agua cae, se estrecha. Encuentre una expresión del radio de la corriente como función de la distancia que ha caído, r(y), donde y se mide hacia abajo a partir de la abertura. Desprecie la fragmentación eventual de la corriente en gotitas y cualquier resistencia debida al arrastre o la viscosidad. R/
