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    HidrostáTica HidrostáTica Document Transcript

    • ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL INSTITUTO DE CIENCIAS TÍSICAS FISICA B DEBER # 2 HIDROSTATICA 1) En la figura mostrada labalanza marca inicialmente 0 N. Determine la nueva lectura de labalanza al sumergir dentro del agua una esfera de masa 50kg. Si la densidad relativa de la esfera es de 1.2: a) 326N b) 626N c) 408N d) s4oN : tr! , v.ít. - F- - L. -ld-- , . ,-,- (.-i,=') o J a,tL J -¿ (u' - ¿r*f _J N ,) *.. tt) c.,._o -.1 sumergido en agua. Que cantidad de 2) Un bloque de madera de 2kg flota con el60Yode su volumen plomo huy q,r" agregar para que quede sumergido al 100% - Uj ztg a) lke c) 0'5kg d) 1'33kg | ), ¡ I t¡,. Vr.¡¡¿. * 6o_ f--ra-') l+-1¡ f n OC | r, -' *t 2,F1,., 2 r.',, rM E. . *.r --) L/:.-JJ r+11{ Dg-o cr. lt c' _ 'r'i r'. E.. .1 (-n1 rri -/ -*i-) // . D ij=r'r¡,t- ¡' í lu, ,, Irr¡"J " ,:1 J-rt,,, Yi-.'^,. 1-G:. , ', ". tc.w--., Va..oa : -v.n{ ¡ n 6rrrnr J'vt.,.. ' 19-rI1 f. 6 {'t'-to' r,i ( 1l A1= (-t.- - t'l',, 6 t # 7 '-" t-, ,-' f f' ,r,33 k*,1 JI 3) Sobre snabalatuase coloca un recipiente que co;tiene agua. Labalanzaen esas condiciones da una : lectura de 10N. Si se coloca un cuelpo de masa 142.85g( densidad 0.7{cm3) dentro del recipiente sin topar el fondo ¿Curínto indica labalanza? a) 8N b) llN c) 12N d) N.A
    • -* !¡¡e: Tn= Lq¿ -t5 - o, rq-LlJ J,l A- )'z3e- o.1 3 - Ag" " !:":f{ toósJ -i-t' D T' /-r-sr. +oo k1 l*] J ^3 n1 áFr-o T,,. f ,tr Fx+['*3*il1 fa ,lf.:' Fu= *3n-E td". Pns, Fp. *l * ^3 - fu,. V^ 3 F*. *3 * H3 - P^,.- *.* 3 f ,,, Fr. (-, r.{¿8S*q"l) + l.: - (rooa) (-, rq¿ls) (r-i) Too 4) Laprofundidad a la que la presión absoluta de un punto en el mar (densidad: 1030k8/m3) es el doble de la que hay en la superficie es: a)7.24m b) 5.72m c) 9.83m d) 8.65m aj&e_ T rl P. ¿P- I : p p= p_+ p3r. ¿p. . p- *PS - P. - l, o,3xi{ P+- -Lo3o x !o r1**'é h' 1_g)*1 _w*J 5) Un flotador de 0.2 kg de masa flota en el agua sumergido en un 50%. Para conseguir que quede completamente sumergido, es necesario aplicarle una fuerza vertical de: a) 0.98 N b) 1.e6N c) 3.92 N d) 5.e8 N € lpl+ -i lt.tl ttt ül -*-9*-/ *1 á-F1 = * E. L= F+*1 -3 D / D iül^&3t,,. *3 F' ts-ñq -- .i H"" V..-o,- 1- tr' r.r¿o JJ.J f u* (*1 y."-"") r F, ZTñ **o.o" n, - -- = sq. , o.¿ (c_i) = +ror¡, -j J J /--J-_,<^- /r,.o L"'n/$ro.^, F= r -qs N ' -
    • 6) Un cue{po de masa M es dejado caer en un liquido en reposo de densidad D y desciende en su interior con una aceleración constante a, entonces el volumen de dicho cuerpo es: ; ü=o a) Ma/Dg b) M(g+a)/D c) M/D+Ma{Dg) d) M/D-Md(Dg) e) M(g-a)D rf - Flr rfrr(u *o. - E: Tn6* J *3-.O t3=** Yo, Yrt + ñó'- ñ !J Rere ¿- ) ,/ 7) 1.Un bloque con densidad relativa 0.75 flota en agua. Si el bloque tiene un volumen de 1 m3.¿Cuil es la mínimafuerza necesaria para sumergirlo? R: F=2450 N n |or* ul E +{ ¿lF1 . o n )'aEL'- -5 t **5 E -V A- f. E- *: m: f set V 5 F. E- /ee,- E q 3' F. e ('- /"'-i F= y'u". S. (')(r.i)lr- ..t.J 3 l t- P*.-") rcoo -.r***"} ZqSo N) .F, 8) 2.Dos líquidcs que no reaccionan químicamente se colocan en un tubo como el que se muestra en la figura . Supóngase que los líquidos son agua y aceite. Calculese la densidad del aceite si el agua se encuentra a 19 cm sobre la enÍecara y el aceite se encuentra a24 cm sobre la misma. K;tr rl pr=79I.67:i || m' n'l ,..r [J mtr ffi i l^' p.:r l*,----.:fl h¡. zL(-* Po' Ps h¿' !n <-^r orl) -rA5t-,r= / s5^! I P"= ,Poh.- - (,ooo) (rr *ri") I tr' (t't't-'o-t) l-', ,/^,-_*_-:*_=.-./,+é- tfg,^+s+,.+_bl:j) - *+
    • {-4. - 9) Un globo lleno de helio se am¿ura a una cuerda uniforme de 2m de largo y 0.05 Kg de masa. El globo es esferico con un radio de 0.4 m. Cuando se suelta levanta una longitud h de cuerda, y luego permanece en equilibrio, como en la figura. Determine el valor de h. La envolvente del globo tiene =0'179 4""* =l'2g+} unamasade0.25 kg.{p'*o h:I.9m -|Z-11? ,t Z :6 V1..-u. ' qfín1 n¡3+ff).3nS*" t 3 3= fu.={f*., Ifl-uu-= V5*u. p Sur_ =)z -/ A¿ 'ils3* *.*:i.*f {V3"*'A. V*" V1'-"o 1= E fl..uoo^ T.-AL : o, oS k1 h, L[5 (- *, - V5*u- P"") * { IT"..ooo . tn h $l¿uersA 1 L h - r(-,tnl ' V1 /".) + ,P^,*, V. ,l { m...*o. J rtt h-- p t - *s-* I Vl:." /: * ,fl::: Tr:::) L L*.zs - (rf¡)qr'(."*f (.-,rr)+ lr'zr)(tll)lr(''*)'l ffl ".,.o^ fl l0) En 1983 en Estados Unidos se empezó a acuñar la moneda de centavo de zinc revestida de cobre en lugar de cobre puro. Si la masa del antiguo centavo de cobre es de 3.083 g, en tanto que la del nuevo centavo es de2.517 g, calcule el porcentaje de zinc (por volumen) en el nuevo centavo. La densidad del cobre es de 8.960 glcm3 y la del zinc es de 7.133 glcm3. Las monedas nueva y antiguatienen el mismo volumen. Yo = 9ITo Vn*, , # Vr¡ue'o V^ = Y* = +tt- fl..* Yf¿''¡ = fT* / co ¿. V* 1An V.* * ¿,sr] rg,a,. = y* V.-", * {"= J.o!}_¿^} ' - (t Vo* " V., -- V* * t-q[ D /'" kifll -v-")nA* V*u: 2.5] v*' 3'o? -v*n v*' o' 3qqc^^) A"1,,-il r,s+ -!,"... -¿"v.uo-p=*$** = ?, aoo J V." ( ,P** */".) = 2.5 r+- 'Au(:ef t,1s- ,/ o* 3¿{1..-roo'/. :,3!o ---------r Y V¿o. z,sr+ -'P'" ( 3 'o?¿f *,"*) {- o, jlo * too jzu- f.u o, 1.{1 r*%r -A= v**= .,a*-Ll,.:"(t'"tt )l - 6,31-c'-1 ao ,r_r_ 7.1 -^*,=-J {_ 1. r55 - t,aoo
    • l3)La figuramuestra un tanque lleno de agua hasta una altura h: 2 m. en la parte inferior del tanque existe una compuerta de alto I m y ancho 2 m, articl'úada en su parte superior. a) Determinar la fuerza que el agua ejerce sobre la compuerüa b) Encuentre el momento de torsión ejercido sobre la compuerüa R:29400N;16333J dl¡rnprerb r*=Jrou j,r..J, Jo r.' lr.x (*Jr) X"' ir Pd¡ -'f' f*.-,"ow jh¿y J T"'J 1&t(*r¿Y) Éo'l..ur j tt-tl it tu. 13*JrnJr r"',f1-J (r*v) JY T. *. l:- j,-r r ,*) J-r l¡* JO +r') )r X*= ia' f,' lt.*ll-' f e, ,..o (e.>) t") -:l tro'l^,-f:'-Jl/' u L ¿ 3 Jl. lr f/€"^'--- - -T*' *ooo [tt)(¿]lt-: t Ft" zrq". N) *_-,.) rl f i,= ¡-L 3¡: __:^_ *- __ - l 14) Calcule el valor de la fuerza del agua sobre la compuerta mostrada en la figura. (anchc de la compuerta es de 4m) R= 352800N / --- f / i F.". iP¿A ,/ ",_. f I / "-v< ".. i -{ t*. i,. A,r, (-j,) I ! j i 1l-"{' G :, ..¿- [*, lo* i*),¡ dr4 I I -) r /'^- ( l" -J i(e5",:"-'i'. e+]c .': ld) b J 5 "* ]--- - -{- l lb F., .,%,'.,I 6!..;., - .! ,'- -rer li - II r - "J* L ' -L - -J to fu' r-oo (r.s)(.,) L 6 5'^ ¿i(r-)- / - )esJ' .lI i9 / L a'-",
    • -b 15)La grañca muestra una compuerta inclinada 60" de 3 m de largo y 3 m de ancho, articulada en su extremo inferior, eu€ represa agua. a) Encontrar lafuena que ejerce el agua sobre la compuerta b) Hallar la reacción F que se ejerce en el tope liso superior de la compuerta R - 555575N; 298711N I F". J ean +j z-a*.. .( r*- /Ja (-¿r) i¡nx Pt'r'J'ir-'o¡ ') r. ¡".13-jL',,* _, '[ 5 '-, 6*'i ¿Y F (¡s*5;) = fi- i¡ t " 7, 'l 3F1"^6o'',..-:,,. j l= t- {!"s"¡ i il fo* [*= -.] i*,ot - { !r''.bc j lj q i '-.6- 3Fl'-6o"= lo * | -tU'- ! S' ." [.. ,ooo (r,t)tl rIrt(¡)- tl L L J JI3 i ?J . l:s-- !'.c.' (i) f i-! | ,;l -16)U"o ¿*l- ¿. ancho esta articulada en B y , "o*p""rtu descansa sobre una pared iisa en A. Calcular (a) la fuerza sobre la compuerta debida a la presión del agua; (b)la fuerza horizontal que ejerce la pared sobre la compuerta en A. Nota: no considerar el peso de la compuerta' R = 5875553N; 4486726N l-, I
    • -( l-"=Jfdn ," ^ (, F"= ,fao i t,--r5*¡+-))r F"= A- I rs-/- -{,S*¡+) /'" I ,r.----l ¿t t" to. (r.¡)(5) (,.) - roc,o i rs ---- -) 1ot 5*.:+ I (il"- 'a"jli.,l'i ^.-,^J 17)Una compuerta que tiene la sección transversal de la figura cierra una abertura de 5m de ancho y 4m de alto en un reservorio de agua La compueria tiene una masa de 500kg y su centro de masa esta a lm a la izquierda de AC y 2 m arriba de BC. a) Determine lafuerza que actúa en la compuerta en AB b) Determine Ia fuerza debida al fluido que actua en la compuerta en BC c) Determine la reacción horizontal que actúa en C t{}rnprurtfl F¿s =2449807N Fnc :1764A00N R=97289738N ')
    • -*¡ Pnn¡ Pne-n g rl ino' J Pdt Ys.' Ps. A Fae. P"* fu,dr Fo.= -fu,- H-..^, A J-/; For. /qu., j (!tl5*s¡-)¿Y ] ". J4 Fe¿. roo. (r,t)(u) ( t+s) F^g. A* l¡l. .{'5^ <r' JJ lS i ¡; I I F^$, ro^o (,t) (s) tt:) + 7/! S- b"*S} [ [ ? -t 3:: 1 ts ( l" J 1 PJn, P I /'^ 'LA0" J r /'3U .", at f a &t: ^- fi ,cI t^l tr, +-i'5,..sr) d1 cf ¡-Agt /S* f + - 1's*srl I' vuJ I lo A-qo= l-.co (c,¡) [s) rr . ! 'l .t I lLrtst + ¡ t*s3 ^l t( Lt J I 'Vq3= ¡<r^sL:f t"JJ"r trJ F n.l zto'o Tru - Fe" tr,¡) * *3t') - R(r)' o R= Lo* - -r-,s F.. 1-') .{- /ia;,;;; ¡+ ri --:^ "'/ -g-iD.t j"ti"g"ü d. **ióil fr""ur ¿* u""it"l **ct"¿* por ,t"lu otra t"O.¡a - hule, como lo """ muestra la figura. Sobre los émbolos de las jeringas est¿án colocados áos "" "rtfut cuerpos de pesos Puy Px. Los pesos de los émbolos son despreciables. para que los pesos queden en Fr-l El equilibrio deben obedecerla relación: hr p.,l:p.,. il ;iPur:PN. t/ d) P¡a:P¡/2. Il lt ltu..'t. *') Py: P¡/4. | J --- ñ Drob t-c. F AF -, ZA F- A F" A. ",r F; F"r - LA A -.se Be t'-,1 l-n: L F r,
    • l9)una compuerta rectangular de dimensiones 50cm x 20cm se encuentra apoyada a una bisagra y parcialmente por una capa de agua. Detennine la altura /1de dicha p*u q,r" el resorte cuya constarúe k:900N/m se logre comprimir "upu 2cm, si la compuerta adoptó una posicion vertical. T E Resp:30cm. I ll= h+1 h. H-f t.= JeJev n zI* 'o -f | ^' fj* Jr',41 *- f-." " Í *' ./34 J(u-r), Jv ru,t. T- u = /a.^, f1*1 --,.¡11 /r-f LL3J -u'= oo^ (:.*,;") 4 1*u. .Po* JLZ | t-t.r' - 1tt lH ,1 l, -!t', KAx (sox,o') 6-^ 3 I /* /'w .l L,i. A. u^¡ I l_- u5 - r''-l nl f.{. l["" t;--i tr;;TG) J LL JJ V *." t".t G.;,.-) ---*^^-- H= .,¡.* (.--.4-+-'' ) 20) ¿Cuát es el valor de la aceleración del movimiento de un cuerpo que es soltado en el interior de un recipiente coü agua si su densidad, es 0.5g/cm3? a¡ 0.5m/s2 b) kn/sz c.l4.9mls2 rt¡ 9.8mis2 e ) 19.6mls2 l-' O, A L k.. (,-o^)] * Ch,- -,:. l*-*5 -Lh) *f t F"', '- Tb.o- f., 5.o p31*. *3- E' rr'ó- r -- *o rn3-J-_"- V.3. #1- /*,. !6- 1- ú^ v f-" ó-, (r-,P,-^.")o f. /J ó.'fr- ''-gq s"o J"' r/+ q G= - 9, I -..f *...r t1 <+--*',J-,J
    • 21) una barra de 5.0 kg esta sujeta por una cuerda en uno de sus extremos y sumergida en agua, con la mitad de su l0ngitud sumergida. En el I extremo sumergido de la barra esta adaptado un pedazo de plomo, de ;:tl' " barra. ffi ffi:ff "?::ffT,rffJ¿iritr"':ff;,'i;:¡;Ím'u I ffi i ¡ffi¡ ffiffi Resp: a) 1.5kgf; b) 8xl03cm3. vlz tl *1 {.¡r" ., ¡r ,¿rt' +l /-A_^:o T+E.flro3*Ñt3 -f'fiu{+ E f ,a.-Ñpt(zá.)'- " t¿ I J 1' ffeo3*ffir3-E 3 E- = St + lfl*e cr ¿JJ - g [Tfto rzre¡) _, -T. fll pu ."J + Ttr r" -J 3 1 L, +- (m' - ¿$rpJ 7, J¿ --T - ffpr' q r flu q J ") t: -¿- J- [*o-rnoJ q a-t fe¡' j E' ,o.r V¿. J Va' -L *.,--,q. z -t- -r (s --,s) 1) J E' fo V-'*1o. 'L rK"f r1"13 f-o,o," :L.v- = 1l:::i:t!]n ,l c( rsa,' Lr,l) r .- --3 {ror Ar-. t x I'C, m- 1 ., r /. ? -t ( --rr¡ = I¡(ro-(^.'l L^*---** t--.-*^,'/
    • 22)El agua de un tanque está presurizada por aire, y la presión es medida por un manómetro, como se muestra en la figura. El tanque está situado sobre una montaña a una altitud de 1400 m donde la presión atmosferica es 85.6 kPa. Determine la presión del aire dentro del tanque si h1: 0.lm, Yg:0-2m, y h:: 0.35 m. Las densidades del agua, aceite, y mercurio son respectivamente 1000 kg/m3, 850 kg/*', y 13600 kg/m'. R.esp: 129602Pa ¡!. r ¡' A¡".r 6 ñ--, A a D pD vt- Dí,,L, lA lf,, , I í. I , 4.; ñ I ti . Pr,' p- t /-,-t* {i-''. Pu' P. - .-i J Pp,, +-P...*. .J P* ,'1n., r., o ,.. F.. F'. -,:) r"'-.5^' I ñ frr.i ¡ ) Yr,. - 'rt,. , L, ñ^Ar ls''i l', J'¡,,r". t qL, ..'-0r.. , .',n f) lr..ri ¡. , , .... tr.- /,.,, . , : )r,., 1.-,i f,,- -,,-r,. '-,"- _,r",. ^ i'un, F. : ( t. .. ,l-, lJo,. f-,. 1,., .-) ', [t,.;".' L-.,L u,. o ltr.' ,'[.,::) ;r..(.c,2;- i1i': (:r .:l tr Po,r J.LaÉ,-¿ F.. , I 23)En la figura se representa una tabla de masa 4 kg en equilibrio en posición horizontal. La tabla se encuentra articulada en A con la pared, y en su extremo tiene una cuerda unida con una esfera metálica de masa 2'5kg y radio 5 cm, sumergida en agua' o. ¿Cuól es lo iensión en lo cuerdo que sostiene lo esfero? b. Si lo cuerdo BD es de qluminio, formodq por 5 hilos de 0.2 mm de diómetro codo uno' ¿CuÓl ero su longitud iniciol? (Eet=22x101OPO' pnr=2.7 g/cm3)
    • 1/' ./ /; e. ¿ I ll i i:. -- I f-t L - "-r" t- ..if r ¿r : f l.- '{ : i: It: I'r' ¡ .tr ., ir 1.,r+.r,-ir,,r( ,;1,r. ) {¡- :',,r il