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 E s c u e l a d e I n g e n i e r í a C i v i l – A m b i e n t a l

F I S I C A I I L i c . C a r l o s E . J o o G a r c í a

1m

PRÁCTICA N°2 – PRESIÓN HIDROSTÁTICA – MEDIDA DE LA PRESIÓN 1. ¿Qué presión (en kPa) ejerce el

aceite en el fondo del cilindro cuya área es de 30cm2 , cuando en él se hayan echado 6 litros de este lubricante? ρaceite=0,8 g/cm

3

2. ¿Cuál es la presión sobre el fondo del cilindro mostrado, que tiene dos líquidos de densidades ρ1 yρ2 ,con: ρ1 = 600 kg/m3 ; ρ2=1200 kg/m3

; a=0,6m; b=0,5m

3. 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". ρ2 = O,9g/cm2

.

4. Si los líquidos no son miscibles y sus densidades son: ρ1= 900 kg/m3 y ρ2=1200 kg/m3

, se pide calcular la diferencia de presiones entre los puntos A y B, expresado en kPa.

5. 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 di-cho líquido?

6. Determinar "x" (en cm), si se sabe

que:ρ1 = 2,5 g/cm3 y ρ2 = 2 g/cm

3

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

2

8. 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, pA/pB

es:

9. 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?ρLiq = 0,9 g/cm3

A) 50 .

B) 40 C) 3 D) 20 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

A) 1

, ¿cuál es el valor de «h» (en m)?

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

A) 200

, ¿qué valor tiene la fuerza (en N) que el líquido ejerce en el fondo?

B) 220 C) 300 D) 250 E) 400

13. Calcular la diferencia de presiones hidrostáticas (en kPa) que existe entre A y B. ρ1 = 0,7g/cm3 , ρ2 = 1g/cm3

A) 11,5 .

B)12,0 C) 12,5 50cm

30cm

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: DL=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 ρ1= 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

se sabe que ρ1=3,6g/cm3, ρ2=4,8g/cm3 y ρ3=1,6g/cm

3

18. Calcular la presión en “x” (en kPa) si la presión atmosférica es p0

=100kPa.

19. Determinar la presión en “x”, (en kPa), si p0=100kPa.

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

20. Encontrar la presión en “x” (en

kPa), si p0=100kPa y ρ1= 6g/cm3, ρ2=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: px=106kPa , ρ1=5g/cm3 y p0

=100kPa.

23. Calcular “h”(en cm) si la presión en x es:px

=85kPa.

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

25. Determine la presión absoluta en el fondo del lago que tiene 60m de profundidad.

NIVEL 2

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.

28. ¿Cuál debe ser el área de contacto entre una ventosa de succión (completamente al vacío) y un techo para soportar el peso de un estudiante de 80 kg?. Plantee un DCL.

29. 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=1,00cm, determine el valor de h1

.

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 (ρk=0,82 x103 kg/m3

6,0cm de altura, como se muestra.

). En uno de los brazos del tubo, formando una columna de

¿cuál es la diferencia h en las alturas de las dos superficies de líquido?

32. ¿Qué presión se necesita para reducir el

volumen de 1 kg de agua desde 1,00 L a 0,99 L?

33. En el siglo XVII, Pascal realizó el experimento indicado en la figura. Se llenó con agua un barril de vino al que se le conectó luego un tubo largo y se fue añadiendo agua por el tubo hasta que reventó el barril.

(a) Si el radio de la tapa del barril era 20 cm y la altura del agua en el tubo era de 12 m, calcular la fuerza ejercida sobre la tapa.

(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 r2

a) Hallar el volumen y el peso del agua contenida en el recipiente.

h. Se llena con agua un recipiente cónico de 25 cm de altura que se apoya sobre su base de radio 15 cm.

b) Hallar la fuerza ejercida por el agua sobre la base del recipiente. Explicar

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cómo puede ser mayor esta fuerza que el peso del agua.

38. Una burbuja asciende desde el fondo de un lago aumentando en 5 veces su volumen inicial. ¿Cuál es la profundidad del lago? Considere la presión atmosférica equivalente a una columna de 10 m de agua.

39. Calcular la presión manométrica que soporta un buzo en el mar a 250m de profundidad.

40. En un edificio la presión del agua en el primer piso es de 1,05.105 Pa y en el cuarto piso es de 8,7. 105

Pa. ¿Cuál es la altura entre ambos pisos?

41. ¿ Cuál es la presión a 1 m y a 10 m de profundidad desde la superficie del mar?. Suponga que r = 1,03 X 103 Kg/m3 como densidad del agua de mar y que la presión atmosférica en la superficie del mar es de 1,01 X 105

42. Las dimensiones de una piscina rectangular son 25 m de largo, 12 m de ancho y 2 m de profundidad. Encontrar:

Pa. Suponga además que a este nivel de precisión la densidad no varía con la profundidad.

si h = 1 m : P = 1,11 x 105 Pa. si h = 10 m : P = 2,02 x 105 Pa

a) La presión manométrica en el fondo de la piscina. b) La fuerza total en el fondo debida al agua que contiene. c) La fuerza total sobre una de las paredes de 12 m, por 2 m. d) La presión absoluta en el fondo de la piscina en condiciones atmosféricas normales, al nivel del mar.

P - P0 = 1,96 N/m2; F= 5,88 x 106 N; F = 2,352 x 1010 D = 235 200 N; P = 12,06 N/cm43. En el tubo en U de la figura, se ha

llenado la rama de la derecha con mercurio y la de la izquierda con un líquido de densidad desconocida. Los niveles definitivos son los indicados en el esquema. Hallar la densidad del líquido desconocido.

2

ρL = (1,94 g/cm3

44. La presión atmosférica tiene un valor aproximado de 1 x 10

)

5

3,2 x 10

Pa. ¿Qué fuerza ejerce el aire confinado en un cuarto sobre una ventana de 40 x 80 cm?

4

45. a)¿Cuál es la presión a 100 m de profundidad en el océano? .b)¿Cuántas atmósferas representa esto?. La

N

densidad del agua de mar es de 1,03 x 103 kg/m3.a) 1 x 106 Pa b) 10 atm

46. Calcular la presión originada por un fluido en reposo a una profundidad de 76 cm en: a) agua (ρ = 1,00 g/cm3) y b) mercurio (ρ = 13,6 g/cm3). a) 7,45 kPa b) 1 atm

47. En un tubo en U, una columna de agua de 40 cm de altura sostiene otra columna de 31 cm de un fluido desconocido. ¿Cuál es la densidad del fluido que no se conoce?

1290 kg/m3 48. Un manómetro compuesto por un tubo

en U y mercurio está conectado con un tanque. De este modo, la columna de mercurio se ve 5 cm más alta en el brazo del tubo unido al tanque que en el otro. ¿Cuál es la presión en el tanque si la presión atmosférica es de 76 cm de mercurio? La densidad del mercurio es 13,6 g/cm3. 94,6 kPa

49. Un cilindro de madera, de radio 7 cm y de altura 6 cm, pesa 0,693 kg.a)Calcular su densidad. b)Si metemos este cilindro en agua, con la base horizontal, calcular la longitud que está dentro del agua. La densidad del agua es 1000 kg/m3.

a) 750 kg/m3 b) 4,5 cm 50. Un barril se abrirá cuando en su interior

la presión manométrica sea de 350 kPa. En la parte más baja del barril se conecta un tubo vertical. El barril y el tubo se llenan de aceite (r = 890 kg/m3) ¿Qué altura debe tener el tubo para que el barril no se rompa?. 40,1 m

51. El interior de un submarino que está en el océano a 50 m de profundidad, se mantiene a una presión igual a la presión atmosférica al nivel del mar. Determine la fuerza que actúa sobre una ventana cuadrada de 20 cm de lado. La densidad del agua de mar es 1,03 x 103 kg/m3

52. Un tubo de ensayo tiene 3 cm de aceite (ρ = 0,80 g/cm3) flotando en 10 cm de agua. ¿Cuál es la presión en el fondo del tubo debida al fluido que contiene?

.2,02 x 104 N

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 ocano a

una profundidad de 150 m. Calcula: a) la presión que hay a esa profundidad (densidad agua océano = 1040 kg/m3

55. Qué presión soporta un buzo sumergido en el mar a 10 metros de profundidad. Densidad agua =1030 kg/m

) 1528.800Pa b) La fuerza que soporta un ojo de buey de 40 cm de diámetro. 192.105N

3

56. Calcula la diferencia de presión que existe entro puntos A y B en el interior de un líquido de densidad 1200 kg/m3 si se encuentran, respectivamente a 10 cm y a 20 cm por debajo de la superficie.

. 100940Pa

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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