ejercicios - Fuidos

1. Fluidos
FLUIDOS
Recopilación
Lic. Lorenzo Tanco Villasante
02/04/2015

2. Fluidos
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PROBLEMAS FLUIDOS
PRESIÓN
1. G (E) Dados el volumen y la densidad, encuentre la masa. ¿Cuál es la masa de una bola
sólida de hierro de radio igual a 18 cm? ( ⁄ )
Respuesta: 190,55 kg
2. SW (1) Calcule la masa de una esfera solida de hierro que tiene un diámetro de 3.00
cm.( ⁄ )
Respuesta: 0,11 kg
3. SW (3) Una mujer de 50.0 kg se equilibra sobre un par de zapatillas con tacón de aguja.
Si el tacón es circular y tiene un radio de 0.500 cm, ¿que presión ejerce sobre el piso?
Respuesta: ⁄
4. Cálculo de presión. Los pies de una persona de 60 kg cubren un área de . a)
Determine la presión que ejercen los dos pies sobre el suelo. b) Si la persona se para
sobre un pie, ¿cuál será la presión debajo de éste?
Respuesta: a) ⁄ b) ⁄ .
5. G (E) Presión en un grifo. La superficie del agua en un tanque de almacenamiento está 30 m
por arriba de un grifo de agua en la cocina de una casa (figura). Calcule la diferencia en la
presión del agua entre el grifo y la superficie del agua en el tanque.
Respuesta:

3. Fluidos
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6. G (E) Fuerza en la ventana de un acuario. Calcule la fuerza debida a la presión del agua que
se ejerce sobre la ventana de observación de un acuario de 1.0 m x 3.0 m, cuyo borde superior
está a 1.0 m debajo de la superficie del agua. (Figura).
Respuesta:
7. SW (E) El agua llena una altura H detrás de un dique de ancho w. Determine la fuerza
resultante que el agua ejerce sobre el dique.
Respuesta:
8. SK (4) Lingote de oro. Usted gana la lotería y decide impresionar a sus amigos exhibiendo un
cubo de oro de un millón de dólares. En ese momento, el oro tiene un precio de venta de
$426.60 por onza troy, y 1.0000 onza troy es igual a 31.1035 g. ¿Qué tan alto debe ser su cubo
de un millón de dólares? ( ⁄
Respuesta: 15.6 cm
9. SK (6) a) Calcule la densidad media del Sol. b) Calcule la densidad media de una estrella de
neutrones que tiene la misma masa que el Sol pero un radio de sólo 20.0 km. (
) ( )
Respuesta: a) ⁄ b) ⁄
10. SK (7) Un tubo cilíndrico hueco de cobre mide 1.50 m de longitud, tiene un diámetro exterior
de 3.50 cm y un diámetro interior de 2.50 cm. ¿Cuánto pesa? ( ⁄ )

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11. G (E) Un dedo retiene el agua en una pajilla. Usted introduce una pajilla de longitud l en un
vaso largo de vidrio con agua. Luego, coloca un dedo de forma que tape el extremo superior de
la pajilla, atrapando algo de aire por encima del agua e impidiendo que el aire entre o salga;
después, saca la pajilla del agua. La pajilla retiene casi toda el agua (véase la figura). El aire en
el espacio entre el dedo y el límite superior del agua, ¿tendrá una presión mayor, igual o menor
que la presión atmosférica que hay afuera de la pajilla?(haga DCL)
Respuesta: la presión del aire dentro de la pajilla es menor que la presión atmosférica afuera de la pajilla.
12. G (E) Dos cubetas de agua. Considere dos cubetas idénticas de agua llenas hasta el borde. Una
cubeta contiene sólo agua, mientras que la otra contiene además una pieza de madera flotando
en ella. ¿Cuál tiene el mayor peso?
Respuesta: Ambas cubetas pesan lo mismo.
13. G (E) Recuperación de una estatua sumergida. Una estatua antigua de 70 kg se encuentra en
el fondo del mar. Su volumen es de ¿Qué fuerza se necesita para levantarla?
( ⁄ )
14. G (E) Arquímedes: ¿Es de oro la corona? Cuando una corona cuya masa es de 14.7 kg está
sumergida en agua, una balanza exacta indica sólo 13.4 kg. ¿Está hecha de oro la corona?
Respuesta: 385.04 N
15. G (E) Calibración de un hidrómetro. Un hidrómetro es un instrumento simple que sirve para
medir la gravedad específica de un líquido al indicar a qué profundidad se hunde el instrumento
en el líquido. Un hidrómetro particular (figura) consiste en un tubo de vidrio, pesado en el
fondo, que mide 25.0 cm de longitud, de área transversal y tiene una masa de 45.0 g.
¿Qué tan lejos del extremo debe colocarse la marca 1.000?
Respuesta: La gravedad específica del agua se define como 1.000, así que la marca debe colocarse a 22.5 cm del
extremo pesado.
16. G (E) Globo de helio. ¿Qué volumen V de helio se necesita para que un globo levante una
carga de 180 kg (incluido el peso del globo vacío)? ( ⁄ ) (
⁄ )
Respuesta:
PRESION; PRINCIPIO DE PASCAL
17. G (11) ¿Qué tan alto llegaría el nivel en un barómetro de alcohol a presión atmosférica normal?

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⁄
Respuesta:
18. G (13) La presión manométrica máxima en un elevador hidráulico es de 17.0 atm. ¿Cuál es el
tamaño más grande de vehículo (kg) que puede levantar si el diámetro de la línea de salida es de
22.5 cm?
Respuesta: 6979.82 kg
19. G (15) a) Determine la fuerza total y la presión absoluta sobre el fondo de una piscina de 28.0
m x 8.5 m cuya profundidad uniforme es de 1.8 m? b) ¿Cuál será la presión contra el lado de la
piscina cerca del fondo?
20. G (17) Se vierten agua y luego aceite (los cuales no se mezclan) en un tubo en forma de U,
abierto en ambos extremos. Alcanzan el equilibrio como se ilustra en la figura ¿Cuál es la
densidad del aceite? [Sugerencia: Las presiones en los puntos a y b son iguales Porque?]
Respuesta: ⁄
21. G (19) ¿Cuál es la presión normal de la atmósfera en la cima del Monte Everest, a 8850 m sobre
el nivel del mar?
22. G (21) Un manómetro de mercurio ( ⁄ )de tubo abierto se usa para
medir la presión en un tanque de oxígeno. Cuando la presión atmosférica es de 1040 mbar
( ), ¿cuál es la presión absoluta (en Pa) en el tanque si la altura del mercurio en
el tubo abierto es:
a) 21.0 cm más alta, b) 5.2 cm más baja que la del mercurio en el tubo conectado al tanque?
23. G (27) Un geólogo encuentra que una roca lunar cuya masa es de 9.28 kg tiene una masa
aparente de 6.18 kg cuando está sumergida en agua. ¿Cuál es la densidad de la roca?
Respuesta: a) b)
24. G (29) Un globo de forma esférica tiene un radio de 7.35 m y está lleno con helio. ¿Qué carga
puede levantar, suponiendo que la cubierta y estructura del globo tienen una masa de 930 kg?

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Desprecie la fuerza de flotación sobre el volumen de carga. ( ⁄ ) (
⁄ )
Respuesta: 917.84 kg
25. G (33) Como la gasolina es menos densa que el agua, los barriles que contienen gasolina flotan.
Suponga que un barril de acero de 230 L está totalmente lleno de gasolina. ¿Qué volumen total
de acero puede utilizarse para fabricarlo si el barril lleno de gasolina debe flotar en agua dulce?
26. G (39) ¿Cuántos globos llenos de helio se necesitarán para levantar a una persona? Suponga
que el sujeto tiene una masa de 75 kg y que cada globo lleno de helio es esférico con un
diámetro de 33 cm.
27. SK (18) Un cilindro alto con área transversal de 12.0 cm2 se llenó parcialmente con mercurio
hasta una altura de 5.00 cm. Se vierte lentamente agua sobre el mercurio (estos dos líquidos no
se mezclan). ¿Qué volumen de agua deberá agregarse para aumentar al doble la presión
manométrica en la base del cilindro?
Respuesta:
28. SK (19) Un lago en el norte de Yukón, Canadá, está cubierto con una capa de hielo de 1.75 m
de espesor. Calcule la presión absoluta y la presión manométrica a una profundidad de 2.50 m
en el lago.
29. SK (20) Un recipiente cerrado se llena parcialmente con agua. En un principio, el aire arriba del
agua está a presión atmosférica (1.01 3 105 Pa) y la presión manométrica en la base del
recipiente es de 2500 Pa. Después, se bombea aire adicional al interior, aumentando la presión
del aire sobre el agua en 1500 Pa. a) Calcule la nueva presión manométrica en el fondo. b)
¿Cuánto deberá reducirse el nivel del agua en el recipiente (extrayendo agua a través de una
válvula en el fondo) para que la presión manométrica en el fondo vuelva a ser de 2500 Pa? La
presión del aire sobre el agua se mantiene a 1500 Pa sobre la presión atmosférica.
30. SK (22) Exploración de Venus. La presión superficial en Venus es de 92 atm, y la aceleración
debida a la gravedad ahí es de 0.894 g. En una futura misión exploratoria, un tanque cilíndrico
vertical de benceno está sellado en el extremo superior, pero aun así sigue presurizado a 92 atm
justo por encima del benceno. El tanque tiene un diámetro de 1.72 m, y la columna de benceno
mide 11.50 m de alto. Ignore los efectos debidos a la temperatura extremadamente alta de
Venus. a) Calcule la fuerza total ejercida sobre la superficie interior de la base del tanque. b)
¿Qué fuerza ejerce la atmósfera de Venus sobre la superficie exterior de la base del tanque? c)
Calcule la fuerza total interior que ejerce la atmósfera sobre las paredes verticales del tanque.
31. SK (24) Elevador hidráulico I. Para el elevador hidráulico que se ilustra en la figura 14.8,
¿cuál debe ser la razón entre el diámetro del recipiente bajo el auto y el diámetro del recipiente
donde se aplica la fuerza F1, de manera que el auto de 1520 kg pueda ser levantado con una
fuerza F1 de sólo 125 N?

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32. SK (25) Elevador hidráulico II. El pistón de un elevador hidráulico para autos tiene 0.30 m de
diámetro. ¿Qué presión manométrica, en pascales y en atm, se requiere para levantar un auto de
1200 kg?
33. SK (30) Una esfera hueca de plástico se mantiene por debajo de la superficie de un lago de
agua dulce mediante una cuerda anclada al fondo del lago. La esfera tiene un volumen de 0.650
m3 y la tensión en la cuerda es de 900 N. a) Calcule la fuerza de flotación que ejerce el agua
sobre la esfera. b) ¿Cuál es la masa de la esfera? c) La cuerda se rompe y la esfera se eleva a la
superficie. Cuando la esfera llega al reposo, ¿qué fracción de su volumen estará sumergida?
34. SK (31) Un bloque cúbico de madera de 10.0 cm por lado flota en la interfaz entre aceite y agua
con su superficie inferior 1.50 cm bajo la interfaz (figura 14.35). La densidad del aceite es de
790 kg/m3. a) ¿Qué presión manométrica hay en la superficie superior del bloque? b) ¿Y en la
cara inferior? c) ¿Qué masa y densidad tiene el bloque?
35. SK (32) Un lingote de aluminio sólido pesa 89 N en el aire. a) ¿Qué volumen tiene? b) El
lingote se cuelga de una cuerda y se sumerge por completo en agua. ¿Qué tensión hay en la
cuerda (el peso aparente del lingote en agua)?
36. SK (33) Una roca cuelga de un hilo ligero. Cuando está en el aire, la tensión en el hilo es de
39.2 N. Cuando está totalmente sumergida en agua, la tensión es de 28.4 N. Cuando está
totalmente sumergida en un líquido desconocido, la tensión es de 18.6 N. Determine la densidad