PRÁCTICA N°2 – PRESIÓN HIDROSTATICA & MEDIDA DE LA PRESIÓN - FISICA II

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U N I V E R S I D A D J O S E C A R L O S M A R I A T E G U I Escuela de Ingeniería Civil – Ambiental PRÁCTICA N°2 – PRESIÓN HIDROSTÁTICA – MEDIDA DE LA PRESIÓN ¿Qué presión (en kPa) ejerce el A) 200 B) 220 aceite en el fondo del cilindro cuya C) 300 área es de 30cm2 , cuando en él se hayan echado 6 litros de este D) 250 E) 400 lubricante? ρ aceite =0,8 g/cm3

¿Cuál es la presión sobre el fondo del cilindro mostrado, que tiene dos líquidos de densidades ρ 1 yρ 2 ,con: ρ 1 = 600 kg/m3 ; ρ 2 =1200 kg/m3 ; a=0,6m; b=0,5m

Sabiendo que las presiones hidrostáticas de A y B están en la relación de 2 a 7, se pide calcular (en g/cm2)la densidad del liquido "1". ρ 2 = O,9g/cm2 .

Si los líquidos no son miscibles y sus densidades son: ρ 1 = 900 kg/m3 y ρ 2 =1200 kg/m3, se pide calcular la diferencia de presiones entre los puntos A y B, expresado en kPa.

La presión atmosférica sobre la superficie A indicada en la figura es 96 kPa. Si el líquido del recipiente es agua, ¿cuál es la altura "h" de dicho líquido?

Determinar "x" (en cm), si se sabe que:ρ 1 = 2,5 g/cm3 y ρ 2 = 2 g/cm3 FISICA II

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Dado el siguiente tubo en "U", determinar la fuerza que se debe aplicar al émbolo liviano, liso e impermeable para elevar el agua hasta la altura indicada. Área del émbolo = 4.13-3 m2

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Dos líquidos 1 y 2 que no se mezclan están en equilibrio en un tubo de vidrio en forma de U como se muestra en la figura. La relación entre las presiones en los puntos A y B, p A /p B es:

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El agua en un edificio de 15m llega hasta la azotea. ¿Cuántos kPa de presión hidrostática ejerce el agua en el primer piso? A) 120 B) 130 C)140 E) 160 D) 150 10. ¿A cuántos centímetros del fondo, la presión que ejerce el líquido es de 5,4 kPa?ρ Liq = 0,9 g/cm3 . A) 50 B) 40 C) 3 D) 20 1m E) l0 11. Sabiendo que las presiones que ejercen los líquidos en el fondo de los recipientes, difieren en 35 kPa y que sus densidades presentan una diferencia de 0,7 glcm3, ¿cuál es el valor de «h» (en m)? A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5

12. Sabiendo que en el recipiente mostrado se han vertido 40 l de agua y que el fondo tiene un área A= 100cm2 , ¿qué valor tiene la fuerza (en N) que el líquido ejerce en el fondo?

13. Calcular la diferencia de presiones hidrostáticas (en kPa) que existe entre A y B. ρ 1 = 0,7g/cm3 , ρ 2 = 1g/cm3 . A) 11,5 B)12,0 30cm C) 12,5 50cm D)13,0 E) 13,5 80cm 14. calcular la medida del ángulo θ, si la presión hidrostática en A es de 9,6 kPa. Además: D L =0,8 g/cm3 . A) 30º B) 60º C) 53º D) 74º E) 45º 15. Evaluar el valor de la densidad del líquido “3” (en g/cm3), si ρ 1 = 2,4g/cm3, ρ 2 =4g/cm3 . A) 3,9 B) 7,8 C) 6,4 D) 7,2 E) 8,1 16. Del ejercicio anterior se pide determinar la presión hidrostática (en kPa) en la interfase de los líquidos (2) y (3). A) 12 B) 11 C) 13 D)14 E) 15,6 17. Evaluar la longitud de “x” (en cm), si ρ 1 =3,6g/cm3, se sabe que 3 ρ 2 =4,8g/cm y ρ 3 =1,6g/cm3

18. Calcular la presión en “x” (en kPa) si la presión atmosférica es p 0 =100kPa.

19. Determinar la presión en “x”, (en kPa), si p 0 =100kPa.

Lic. Carlos E. Joo García

20. Encontrar la presión en “x” (en kPa), si p 0 =100kPa y ρ 1 = 6g/cm3, ρ 2 =8g/cm3.

21. Del ejercicio anterior se pide determinar la presión total (en kPa) que se presenta en el fondo del recipiente, si el punto “x” está a 2,5m del fondo. A) 420 B)320 C)180 D)650 E)400 22. Determinar la densidad del líquido (2) (en g/cm2)si la presión en x es: , ρ 1 =5g/cm3 y p x =106kPa p 0 =100kPa.

23. Calcular “h”(en cm) si la presión en x es:p x =85kPa.

24. Si la presión en “x” es nula, se pide calcular el valor de h (en m),

NIVEL 2 25. Determine la presión absoluta en el fondo del lago que tiene 60m de profundidad. 26. El resorte medidor de presión mostrado tiene una constante de fuerza de 1 000N/m, y el émbolo tiene un diámetro de 2,0 cm. Calcule la profundidad en el agua para la cual el resorte se comprime 0,50 cm.

27. Una alberca tiene dimensiones de 30 m x 10 m y un fondo plano. Cuando la alberca está llena a una profundidad de 2,0 m con agua potable. ¿Cuál es la fuerza total ejercida por el agua sobre el fondo?¿Sobre cada extremo?¿Sobre cada lado. 32. ¿Qué presión se necesita para reducir el 28. ¿Cuál debe ser el área de contacto volumen de 1 kg entre una ventosa de succión de agua desde 1,00 L a 0,99 L? (completamente al vacío) y un techo 33. En el siglo XVII, Pascal para soportar el peso de un realizó el experimento indicado en estudiante de 80 kg?. Plantee un la figura. Se llenó con agua DCL. un barril de vino al que se 29. Un tubo en U de área de sección le conectó transversal constante, abierto a la luego un tubo largo y se fue atmósfera, se llena parcialmente con añadiendo agua por el tubo mercurio. Se vierte agua después en hasta que reventó ambos brazos. Si la configuración el barril. de equilibrio del tubo es como la (a) Si el radio de la tapa del mostrada en la figura, con barril era 20 cm y la altura h 2 =1,00cm, determine el valor de del agua en el tubo era de 12 m, calcular la h1. fuerza ejercida sobre la tapa.

30. Blaise Pascal reprodujo el barómetro de Torricelli utilizando un vino Tinto de Bordeaux como el líquido de trabajo. La densidad del vino empleado fue de 0,984x103 kg/m3. ¿cuál fue la altura h de la columna de vino para la presión atmosférica normal? ¿esperaría usted que el vacío sobre la columna fuera tan bueno como para el mercurio?

31. Un tubo simple en U que está abierto en ambos extremos se llena parcialmente con agua. Después se vierte queroseno (ρ k =0,82 x103 kg/m3). En uno de los brazos del tubo, formando una columna de 6,0cm de altura, como se muestra. ¿cuál es la diferencia h en las alturas de las dos superficies de líquido?

(b) Si el tubo tenía un radio interior de 3 mm, ¿qué masa de agua en el tubo produjo la presión que reventó el barril? 34. Plasma sanguíneo fluye desde una bolsa a través de un tubo hasta la vena de un paciente, en un punto en que la presión de la sangre es del 12 mmHg. La densidad específica del plasma a 37 °C es 1,03. ¿Cuál es la altura mínima a la que deberá estar la bolsa para que la presión del plasma cuando se introduce en la vena sea al menos de 12 mmHg? 35. Mucha gente cree que si se hace flotar la parte superior de un tubo "snorkel" (tubo de respiración) fuera del agua (figura) podrían respirar con él mientras están paseando bajo el agua. Sin embargo, la presión del agua se opone a la dilatación del pecho y al inflado de los pulmones. Supóngase que apenas se puede respirar si se está tumbado en el suelo con un peso de 400 N sobre el pecho. ¿A qué profundidad por debajo de la superficie del agua podría estar el pecho para poder respirar aún, si se supone que la superficie del pecho es de 0,09 m2?. 36. Un cubo hueco de arista a está medio lleno de agua de densidad p. Determinar la fuerza ejercida por el agua-sobre una cara del cubo. 37. El volumen de un cono de altura h y radio de la base r es V = i n r2h. Se llena con agua un recipiente cónico de 25 cm de altura que se apoya sobre su base de radio 15 cm. a) Hallar el volumen y el peso del agua contenida en el recipiente. b) Hallar la fuerza ejercida por el agua sobre la base del recipiente. Explicar

“La capacidad de concentrarse en las cosas importantes es una de las características determinantes de la inteligencia“

R. SHILLER

densidad del agua de mar es de 1,03 x cómo puede ser mayor esta fuerza 103 kg/m3.a) 1 x 106 Pa b) 10 atm que el peso del agua. 38. Una burbuja asciende desde el fondo de 46. Calcular la presión originada por un fluido en reposo a una profundidad de un lago aumentando en 5 veces su 76 cm en: volumen inicial. ¿Cuál es la profundidad del lago? Considere la presión a) agua (ρ = 1,00 g/cm3) y atmosférica equivalente a una columna b) mercurio (ρ = 13,6 g/cm3). de 10 m de agua. a) 7,45 kPa b) 1 atm 39. Calcular la presión manométrica que 47. En un tubo en U, una columna de agua soporta un buzo en el mar a 250m de de 40 cm de altura sostiene otra profundidad. columna de 31 cm de un fluido 40. En un edificio la presión del agua en el desconocido. ¿Cuál es la densidad del primer piso es de 1,05.105 Pa y en el fluido que no se conoce? cuarto piso es de 8,7. 105Pa. ¿Cuál es la 1290 kg/m3 altura entre ambos pisos? 48. Un manómetro compuesto por un tubo en U y mercurio está conectado con un 41. ¿ Cuál es la presión a 1 m y a 10 m de tanque. De este modo, la columna de profundidad desde la superficie del mercurio se ve 5 cm más alta en el brazo mar?. del tubo unido al tanque que en el otro. Suponga que r = 1,03 X 103 Kg/m3 ¿Cuál es la presión en el tanque si la como densidad del agua de mar y que la presión atmosférica es de 76 cm de presión atmosférica en la superficie del mercurio? La densidad del mercurio es mar es de 1,01 X 105 Pa. Suponga 13,6 g/cm3. 94,6 kPa además que a este nivel de precisión la 49. Un cilindro de madera, de radio 7 cm y densidad no varía con la profundidad. de altura 6 cm, pesa 0,693 kg.a)Calcular si h = 1 m : P = 1,11 x 105 Pa. su densidad. b)Si metemos este cilindro si h = 10 m : P = 2,02 x 105 Pa en agua, con la base horizontal, calcular 42. Las dimensiones de una piscina la longitud que está dentro del agua. La rectangular son 25 m de largo, 12 m de densidad del agua es 1000 kg/m3. ancho y 2 m de profundidad. Encontrar: a) 750 kg/m3 b) 4,5 cm a) La presión manométrica en el fondo 50. Un barril se abrirá cuando en su interior de la piscina. la presión manométrica sea de 350 kPa. b) La fuerza total en el fondo debida al En la parte más baja del barril se agua que contiene. conecta un tubo vertical. El barril y el c) La fuerza total sobre una de las tubo se llenan de aceite (r = 890 kg/m3) paredes de 12 m, por 2 m. ¿Qué altura debe tener el tubo para que d) La presión absoluta en el fondo de la el barril no se rompa?. 40,1 m piscina en condiciones atmosféricas 51. El interior de un submarino que está en normales, al nivel del mar. el océano a 50 m de profundidad, se P - P0 = 1,96 N/m2; F= 5,88 x 106 N; F = 2,352 x 1010 mantiene a una presión igual a la 2 D = 235 200 N; P = 12,06 N/cm presión atmosférica al nivel del mar. 43. En el tubo en U de la figura, se ha Determine la fuerza que actúa sobre una llenado la rama de la derecha con ventana cuadrada de 20 cm de lado. La mercurio y la de la izquierda con un densidad del agua de mar es 1,03 x 103 líquido de densidad desconocida. Los kg/m3.2,02 x 104 N niveles definitivos son los indicados en 52. Un tubo de ensayo tiene 3 cm de aceite el esquema. Hallar la densidad del (ρ = 0,80 g/cm3) flotando en 10 cm de líquido desconocido. agua. ¿Cuál es la presión en el fondo del tubo debida al fluido que contiene? 1215 Pa 53. Un tubo de vidrio se dobla en forma de U. Se ha encontrado que una columna de 50 cm de altura de aceite de oliva en un brazo se equilibra con una columna de agua de 46 cm de altura en el otro. ¿Cuál es la densidad del aceite de oliva? 920 kg/m3 54. Un batiscafo se sumerge en el ocano a una profundidad de 150 m. Calcula: a) la presión que hay a esa profundidad (densidad agua océano = 1040 kg/m3) 1528.800Pa b) La fuerza que soporta un ojo de 3 ρL = (1,94 g/cm ) buey de 40 cm de diámetro. 192.105N 44. La presión atmosférica tiene un valor 55. Qué presión soporta un buzo sumergido aproximado de 1 x 105 Pa. ¿Qué fuerza en el mar a 10 metros de profundidad. ejerce el aire confinado en un cuarto Densidad agua =1030 kg/m3. 100940Pa sobre una ventana de 40 x 80 cm? 56. Calcula la diferencia de presión que 3,2 x 104 N existe entro puntos A y B en el interior 45. a)¿Cuál es la presión a 100 m de de un líquido de densidad 1200 kg/m3 si profundidad en el océano? .b)¿Cuántas se encuentran, respectivamente a 10 cm atmósferas representa esto?. La y a 20 cm por debajo de la superficie.

1176Pa 57. Se vierte agua y aceite en un tubo en forma de U y se observa que las alturas que alcanzan los líquidos son respectivamente 10,0 cm y 11,8 cm. Calcula la densidad del aceite sabiendo que la densidad del agua es 1000 kg/m3. 847 Kg/m3 58. ¿Cuál es el origen de la presión atmosférica? ¿Qué fuerza ejerce la presión atmosférica sobre un niño si su superficie es de aproximadamente 1,25 m2?100 000Pa; 1,25x105N 59. Suponiendo que la densidad de la atmósfera es constante e igual a 1,2 kg/m3, determina la altura que debería tener para ejercer la presión que ejerce. 8333m 60. Denver, Colorado, se conoce como la “Ciudad a una Milla de Altura” debido a que está situada a una elevación aproximada de 5.200 pies. Si la presión a nivel del mar es de 101,3 KPa (abs), ¿Cuál es la presión atmosférica en Denver?. Densidad del aire = 1,29 Kg/m3. Sol. 81,2 KPa 61. Un barómetro indica que la presión atmosférica es de 30,65 pulgadas de mercurio. Calcule la presión atmosférica en lb/pulg2 absoluta? Sol. 15,058 psi 62. ¿Cuál es la lectura de presión barométrica en milímetros de mercurio correspondiente a 101,3 KPa(abs)? Sol. 759,812 mm de Hg a 0 ºC 63. Para el tanque de la Figura, determine la profundidad del aceite, h, si la lectura en el medidor de presión del fondo es de 35,5 lb/pulg2 relativa, la parte superior del tanque está sellada y el medidor superior indica 30 lb/pulg2 relativa. Sol. 13,355 Ft

64. Para el manómetro diferencial que se muestra en la Figura, calcule la diferencia de presión entre los puntos A y B. La gravedad específica del aceite es de 0,85 Sol. PA-PB = 37,20 Lb/Ft2

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R. SHILLER

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