HIDROSTATICA

 

SOLO PARA INGENIEROS

Ficha

Física

# 22

Con: Edwin Escalante Flores

HIDROSTÁTICA

d) 80 N

01. ¿Cuál es la presión ejercida por el ladrillo de 2 kg de masa en la posición mostrada? (a = 20 2

cm; b = 10 cm; c = 25 cm; g

10 m/ m /s )

e) 140 N

04. Halla la presión hidrostática en el fondo de un lago de 25 m de profundidad.  

2

3

(  H 2O   1000kg/m ; g

10 m/ m /s )

 

4

5

4

a) 2 10 Pa   b) 3 10 Pa   c) 3 10 Pa   4

5

d) 2 10 Pa   e) 2, 5 10 Pa   c

05. Una moneda de 200 g de masa es soltada en un recipiente que contiene un líquido desconocido. Si se observa que la moneda desciende a velocidad constante, halla el empuje producido producido por el líquido.

a

b 2

a)

10 P a

d)

2

  b)

3

10 Pa

 

c)

4

10 P a

 

4

3

10 P a

e)

2

10 P a

 

02. Si la tensión en la cuerda es de 25 N y el bloque pesa 40 N, halla el empuje hidrostático ejercido por el líquido.

a) 1 N d) 4 N

b) 2 N e) 20 N

c) 3 N

06. Halla la presión hidrostática en el fondo del  

3

 

 

 

 

B

50cm

25cm

 A 

a) 10 N d) 30 N

b) 15 N e) 40 N

3

recipiente (  A    800kg/m ; B   600kg/m )

c) 20 N a) 4 kPa d) 10 kPa

b) 5 kPa e) 12 kPa

c) 8 kPa

3

03. El volumen del cuerpo es de 0,08m   y la 3

densidad del líquido es 800kg/m . Halla la tensión en la cuerda si el peso del cuerpo es de 500 N y se encuentra en equilibrio (g

 

07. La masa de 6 kg flota en equilibrio. Halla su densidad si el volumen sumergido es los 3/4 del volumen total (g

2

10 m/ m /s ) .

2

10 m/ m/s ).

H 2O 3

a) 600kg/m   a) 100 N  

b) 120 N

3

b) 700kg/m  

c) 160 N 1

 

Edwin Escalante Flores   3

3

c) 750kg/m  

d) 800kg/m   3

e) 900kg/m  

10. Halla la diferencia de presiones entre la cara inferior y superior del bloque sumergido en agua. ( g

 

2

10 m/ m /s )

08. Si el cuerpo esférico está en equilibrio, indica su diagrama de cuerpo libre. 80cm

40cm

H 2O

a)

a) 4 kPa d) 8 kPa

b)

b) 5 kPa e) 6 kPa

c) 2 kPa

3

11. Una esfera de acero de densidad 1,25g/cm  es soltada en el agua. ¿Con qué aceleración 2

desciende la esfera? (g c)

d)

2

2

2

2

10 m/ m /s )   2

c) 4m/s  

a) 2m/s   b) 3m/s   d) 5m/s   e) 6m/s  

12. Halla la tensión en la cuerda si el cuerpo pesa 3

500 N y tiene 0,04m   de volumen. Además e)

el cuerpo se encuentra en equilibrio.

09. La esfera pesa 40 N y está en equilibrio. Halla la tensión en cada cuerda si el volumen del cuerpo es de (g

 

2

2

10

10 m/ m/ s ;



m

 

3

.

H 2O

)

37º 37 º

a) 50 N d) 200 N

b) 100 N e) 250 N

c) 150 N

13. Un cuerpo de 4 kg de masa y volumen 3

0,02m  se introduce totalmente en un líquido 3

de densidad 800kg/m . ¿Qué fuerza vertical T 

a) 40 N d) 200 N

T  

b) 60 N e) 50 N



c) 100 N

se necesita sumergido?

para

mantenerlo

a) 100 N d) 120 N

b) 160 N e) 200 N

totalmente

c) 80 N

14. En el problema anterior si no se aplicara la fuerza, ¿con qué aceleración se movería el cuerpo dentro del líquido? 2

 

Edwin Escalante Flores 2

2

2

a) 10m/s  b) 15m/s   c) 18m/s   2

d) 20m/s  

3

18. Un cuerpo tiene una densidad de 1,2g/cm   y se sumerge en un líquido cuya densidad es

2

e) 30m/s  

3

1,5g/cm . ¿Qué fracción de su volumen

15. Halla la presión ejercida por la fuerza F = 100 N sobre la cara de un cuerpo cúbico de 25 cm de arista.

quedará por encima del nivel del líquido? a) 1/5 d) 1/3

b) 1/6 e) 3/8

c) 2/5

3

19. Un bote de 3 m   de volumen, flota con la tercera parte de su volumen sumergido. ¿Cuántas personas de 50 kg, cada una, podrán subirse en dicho bote sin que éste zozobre?

30º 

 

a) 40 Pa b) 400 Pa d) 200 Pa e) 800 Pa

2

10 m/ m/ s )

(g c) 80 Pa

16. El cuerpo que se muestra en la figura tiene un 3

 volumen de 6 m . Determina el valor del empuje hidrostático. F

agua

a) 20 d) 50

h

b) 30 e) 60

c) 40

3

20. Un cuerpo de 0,3m  de volumen se introduce completamente en agua. ¿Qué empuje recibirá por parte del agua?

5h

 

(g

a) 10 kN

b) 20 kN

d) 40 kN

e) 50 kN

c) 30 kN

20 cm

2

  y  A 2

a) 2 kN d) 1 kN

b) 3 kN e) 1,5 kN

300cm

2

; y además

3

 volumen de 9 m . Determina el empuje que experimenta  

de 3

( 1   0,75g/cm ;

el sistema está en equilibrio.

 

parte 2

 

de

los

líquidos.

3

  1,5g/cm )

F

1m

 A 1

 A 2

(1)

 

b) 8 kN e) 50 kN

2m

6m

(2)

a) d) 6 40kN kN

c) 2,5 kN

21. El cuerpo que se muestra en la figura tiene un

17. Del gráfico, calcula el peso del auto, si F = 600 N,  A1

2

10 m/ m/ s )

c) 9 kN a) 105 kN d) 90 kN

b) 100 kN e) 85 kN

c) 95 kN

3

 

Edwin Escalante Flores  

22. Las densidades de los líquidos contenidos en el tubo de la figura son 2

 

1

 

  4000kg/m

3

y

3

  2000kg/m . Encontrar el valor de la

 

76cm

presión atmosférica (Po ) , si el gas en la ampolla

L 

presenta una presión de 90kPa. (Considerar 10 m /s /s )

g

GAS GA S

P0

2

a) 40 d) 85

a) 124kPa d) 86kPa

b) 72kPa e) 110kPa

c) 94kPa

3

a) 900kg/m  

3

Determina

el

empuje

a) 10 kN d) 25 kN

 A   

b) 15 kN e) 30 kN

el

tubo 3

de

  8 10 kg/ kg/m m

3

y

2

10 m/ m/s ).

c) 20 kN

la

figura

B  

se 3

3

1000kg/m ,

y

3

3

b) 800kg/m  c) 700kg/m   3

3

d) 600kg/m   e) 500kg/m  

que

 

experimenta de parte del agua ( g

En

3

400kg/m  

respectivamente. Si el 50 % de su volumen está sumergido en el líquido (2), calcule la densidad de la esfera.

23. Un cuerpo de 5 m   está sumergido hasta sus partes.

c) 95

26. Una esfera homogénea permanece entre dos líquidos no miscibles (1) y (2), cuyas densidades

60cm

30cm

1

3/5

b) 80 e) 76

son

50cm

24.

53º 53 º

2

27. Una esfera de madera flota en el agua tal como se muestra. Si el volumen que emerge del agua es el 40 %, determine la densidad de la esfera.

tiene, 3

  4 10 kg/ kg/m m ; El

 valor de la altura H en centímetros centímetros es: 3

1m H

 A 

 

B

b) 0,5 e) 20

3

b) 0,4g/cm   c) 0,3g/cm  

d) 0,6g/cm 3  

e) 0,8g/cm 3  

28. Un cilindro de madera flota en aceite con 4cm de su altura fuera de la superficie libre de dicho líquido, tal como se muestra en la figura, si el aceite flota a su vez en agua. Determinar la densidad

a) 500 d) 200

3

a) 0,5g/cm  

c) 50

25. La figura muestra un tubo barométrico de mercurio donde la altura vertical es 76 cm. La longitud L de la columna de mercurio en cm en el otro barómetro que forma un ángulo de 53º con la horizontal, es:

de  

la

madera

en

3

g/cm  

3

( aceite   0,8g/cm )  

4

10 aceite

6 H 2O

4

 

Edwin Escalante Flores

a) 0,5 d) 0,8

b) 0,6 e) 0,9

c) 0,7

fondo del mar, que se encuentra a 200 m de

29. Un cuerpo pesa 1800 N y cuando es sumergido completamente en agua pesa 1400 N. ¿Cuál es la

densidad

(g

10 m/ m /s )

 

del

cuerpo

3

kg/m ?

en

2

a) d) 500 4000

b) 4500 e) 6000

c) 3000

b) 40 N e) 50 N

1 at atm

5

3

2

3

10 N //m m , mar   10 kg/m  

a) 19 d) 29

b) 25 e) 23

c) 21

34. El bloque cúbico mostrado en la figura es de 2 cm. de arista y está apoyado en el plano inclinado con un ángulo    37 . Determine la

30. En una prensa hidráulica, cuyas áreas de sus respectivos émbolos están en la relación 1:30 ¿Qué fuerza deberá ser aplicada para levantar un auto de 600N?

a) 10 N d) 20 N

2

10 m //ss )

profundidad. (considere: g

presión que ejerce (en

31. Un cubo de 50 cm de arista pesa 200 N y está en reposo sobre una superficie inclinada 37°, como se muestra, ¿qué presión (en Pa) ejerce este bloque sobre dicha superficie?

) sobre dicho

plano debido al peso sabiendo que la masa del bloque es 20 kg. ( g

a) 3 d) 16

c) 30 N

5

10 Pa

 

2

10 m /s /s )

b) 4 e) 18

c) 8

35. La figura muestra un bloque de 7 kg y 4 litros que se encuentran en equilibrio, totalmente sumergido en el recipiente con agua. Calcular la constante de rigidez del resorte, si está estirado en 15 cm. (Considere g

1li t ro

 

10

3

m

3

y

2

10 m/ m/s ).

g

37°

  a) 160 d) 2560

b) 1280 e) 640

32. Un bloque cuya densidad es

c) 320 a) 200 N/m d) 100 N/m 

 

6800kg/m

b) 820 e) 780

c) 250 N/m

3

es 100N más liviano completamente sumergido en agua que en el aire. ¿Cuánto pesa? (en N) en el aire? a) 680 d) 880

b) 150 N/m e) 90 N/m

c) 720

33. ¿A cuántas atmósferas de presión estaría sometido un buzo que se arriesga a bajar al

36. Se desea construir una prensa hidráulica que permita obtener una fuerza de compresión de 750 N y se dispone de un émbolo de

100cm

2

de sección y una fuerza máxima de 300 N. ¿Cuál deberá ser la sección del émbolo mayor de tamaño? 2

a) 250cm   2

d) 200cm  

2

b) 225cm  

2

c) 210cm  

2

e) 175cm   5

 

 

Edwin Escalante Flores  

37. Las densidades de los líquidos contenidos en el tubo de la figura son 2

 

1

 

  4000kg/m

3

y

3

  2000kg/m . Encontrar el valor de la

presión atmosférica (Po ) , si el gas en la ampolla presenta una presión de 90 kPa. (Considerar g

2

10 m /s /s )

41. Un avión se encuentra a 2000 m sobre el nivel del mar. Estime la presión (en kPa) a dicha altura considerando la densidad del aire constante e igual a 1,3 g/L (Presión atmosférica = 101 kPa) a) 50 d) 90

b) 60 e) 92

c) 75

42. Un tronco de metal de 0,021 kg tiene una GAS GA S

P0

3

densidad de 4000kg/m   y está suspendido en 3

aceite de 1500kg/m   de densidad por medio 2

60cm

de una cuerda. Calcular la tensión de la cuerda. (g

2

10 m/ m/ s )  

50cm 1

a) 124 kPa d) 86 kPa

b) 72 kPa e) 110 kPa

30cm

c) 94 kPa

38. En la figura se muestra una prensa hidráulica. Determine la fuerza F necesaria para comprimir al resorte de constante K una longitud x. (K = 400 N/mm, x = 2 mm)

a) 0,25 N d) 0,125 N

b) 0,5 N e) 0,10 N

c) 0,75 N

3

43. Una esfera de masa 75 g y 525 cm   de  volumen emerge a la superficie superficie partiendo del reposo desde el fondo de una piscina de agua de 1,4 m de profundidad. Calcular la aceleración de la esfera.

F

 A 

 

9A 

2

a) 15m/s   2

a) 66,6 N d) 78,9 N

b) 99,9 N e) 59,9 N

c) 88,8 N

d) 60m/s  

2

2

b) 75m/s  

c) 30m/s  

2

e) 45m/s  

44. Un tronco flota en el agua con 1/3 de su 39. Los diámetros de los émbolos grande y pequeño de un elevador hidráulico son 24 cm y 8 cm respectivamente. ¿Cuál es el módulo de la fuerza que debe aplicarse al émbolo más pequeño para levantar un automóvil de 18000 N colocado sobre el émbolo grande? a) 2000 N d) 9000 N

b) 3000 N e) 12000 N

c) 6000 N

40. Una esfera de radio 1 cm se encuentra en el fondo de un recipiente que contiene agua. Halle la diferencia de presiones (en kPa) entre la parte inferior y superior de la esfera. a) 0,1 d) 0,4

b) 0,2 e) 0,5

c) 0,3

 volumen fuera de este. Calcular la densidad del 2 m /s )   tronco. (g 10 m/ 1000 3 kg/cm   3 500 3 kg/cm   c) 3 10000 3 kg/cm   e) 3

b)

a)

d)

2000 3 kg/cm   3

100 3 kg/cm   3

45. Un bloque cierto material, pesa 150 N en el aire; cuando el material se encuentra sumerg sumergido ido en el agua y conectado a un dinamómetro A, como se muestra en la figura; la lectura del dinamómetro es 100 N, determine la densidad de dicho material

(en

2

kg/m ).

Considere 6

 

Edwin Escalante Flores  agua  

2

3

10 m /s /s , el peso de la

  1000kg/m , g

cuerda y dinamómetro dinamómetro es insignificante.

a) 0,8 s d) 4 s

b) 2 s e) 5 s

c) 3 s

49. Un trozo de madera tiene una densidad de 3

800kg/m . Si este permanece en reposo,  A 

determine el porcentaje del volumen que emerge respecto al volumen total del trozo de madera. ( H

3

1000 kg /m )

2O  

agua

a) 1200 d) 3000

b) 1750 e) 3500

c) 2500 H 2O

46. Dos bloques de 20 N y 80 N de peso e igual  volumen, flotan tal como se muestra en la figura. Determine la deformación del resorte. (K = 10 N/m) 20N

a) 10% d) 50%

b) 20% e) 80%

c) 40%

50. Se muestra una esfera de 5 kg en reposo si el módulo de la tensión en la cuerda (2) es 40 N, determine el volumen de la esfera. (g

2

10 m m//s ; H

3

2O

 

1000 kg kg /m )

80N

a) 3cm d) 7cm

b) 3,5cm e) 5cm

c) 1cm 37º

47. La figura muestra un cubo flotante del cual sobresale las 2/5 partes de su volumen. Encuentre la relación  S / L  .  densidad del sólido

L 

 densidad del líquido

 

 

H 2O

,

S

a) 1, 0  10 c) 2, 0  10

3 3 3



e) 3, 0 10

a) 5/2 d) 3/5

3

m  

b) 1, 5   10

3

m  

d) 2, 5  10

b) 2/5 e) 2/3

3

3

m

3

3

m  

3

m  

51. Una caja de densidad

líquido

(2)



  permanece en la

posición mostrada. Si la densidad del líquido es 21   1 ; determine x. Considere 5

c) 5/3

b a

x

48. ¿Qué tiempo empleará un cuerpo de masa 8kg 3

y densidad 800kg/m  en llegar a la superficie

c

libre del agua, si se deja en libertad en el punto  A mostrado mostrado en la figura?

(g

2

10m /s /s )  

 Agua  Agu a 20m  A 

a) 0,3 c

b) 0,4 c

d) 0,6 c

e) 0,7 c

c) 0,5 c

52. En el sistema mostrado, el bloque y la esfera están en reposo. Si el volumen total de ambos es 7

   

Edwin Escalante Flores   3 3

4, 75   10

m , determine el volumen de la

esfera. (g

10 10 m/s ;  líquido

2

3

 

800 kg /m ) .

 A 

2h

2 kg

a) 0, 50   10 55 5   10 c) 2, 5

e) 4, 75   10

3

3 3

m

m m

3

3

B

3 kg

 L 

b) 1, 5 50 0   10

3

d) 3, 00   10

3

m

3

m

3

d)

3

53. Sobre la tabla de madera se pueden subir como máximo 25 personas, cada una de 70 kg, sin mojarse. Determine la masa de la tabla. 2

(g

10 m/ m/s ;  H

3

2O

a)

 

1000 kg kg /m )

 A

B

2

3 A

2 B 4

2 A

  b)

B

3

 

 

2B

 A

c)

3

e)

2 A

 

3 B 5

 

56. Desde la superficie libre del agua, una esfera de 2 kg es lanzada verticalmente hacia abajo. Si la esfera demora 0,4 s para llegar hasta el fondo, determine esfera  

(g

h. 3

  4000kg/m ;

 

H O   2  

 

2

10 m/ m /s ; 3

1000kg/m )

2m/s

0,5m

h

1m 4m

a) 100 kg d) 250 kg

b) 180 kg e) 340 kg

c) 210 kg

54. Una barra homogénea se mantiene en reposo flotando en un líquido con el 50% de su  volumen sumergido. sumergido. Si la densidad del líquido es  ; determine la densidad de la barra. ba rra.

a) 1,0 m d) 1,6 m

b) 1,2 m e) 1,8 m

c) 1,4 m

57. En un tubo de forma de U, se encuentra aceite y agua en equilibrio, tal como muestra. Determine x.

aceite  

  0,8g/cm3 ;

 agua  

  1g/cm 3

x

aceite

20cm



a)

2

d) 55.

 

2 

5

Un

b)   bloque

e) de

2 3



 



 

3

c)

5

densidad



3 4



 

  permanece

H 2O

a) 1 cm

b) 2 cm

d) 4 cm

e) 5 cm

c) 3 cm

sumergido en dos líquidos diferentes. Determine   en función de las la s densidades  A   y B . 8