Ejercicios de Hidrostática - Web del Profesor - ULA

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
FACULTAD DE HUMANIDADES Y EDUCACIÓN
ESCUELA DE EDUCACIÓN
Prof. Maricarmen Grisolía
Dpto. de Pedagogía y Didáctica
Edif. D, 3 er Piso. Ext.: 3807/1816
e-mail: marygri@ula.ve
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Ejercicios de Hidrostática
Termodinámica y Fluidos
Semestre B-06
1) Una ventana en una oficina tiene dimensiones 3,4 m por 2,1 m. Debido al paso de una
tormenta la presión del aire externo cae a 0,96 atm, pero dentro de la oficina la presión se
mantiene a 1,0 atm. ¿Cuál es la fuerza neta que actúa sobre la ventana?
2) (a) Asumiendo que la densidad del agua de mar es 1,03 g/cm 3 , encuentra el peso total del
agua sobre un submarino que se encuentra a una profundidad de 200 m si el área de su casco
es 3000 m2. (b) En atmósferas, ¿cuál sería la presión de agua que sentiría un buzo a esa
profundidad?
3) En la figura se presenta una bomba hidráulica. (a) Si el pistón pequeño
tiene un diámetro de 3,80 cm y el pistón grande un diámetro de 53,0
cm, ¿cuál será la magnitud de la fuerza en el pistón pequeño que
equilibre una fuerza de 20,0 kN en el pistón grande?, (b) ¿qué distancia
debe moverse el pistón grande para levantar el pistón pequeño una
distancia de 0,85 m?
4) Un ancla de hierro de densidad 7870 kg/m 3 es 200 N más ligera dentro
del agua que en el aire. (a) ¿Cuál es el volumen del ancla?, (b) ¿cuánto pesa en el aire?
5) En la figura un objeto cúbico de lado L = 0,600 m y con una masa de
450 kg está suspendido de una cuerda dentro de un tanque lleno de
un líquido de densidad 1030 kg/m 3 . (a) Encuentra la magnitud de la
fuerza total hacia abajo en la parte de arriba del objeto debida a la
atmósfera y al líquido, suponiendo que la presión atmosférica es 1,00
atm. (b) Encuentra la magnitud de la fuerza total hacia arriba en el
fondo del objeto. (c) Calcula la magnitud de la fuerza de empuje
usando el principio de Arquímedes. (d) ¿Cuál es la relación entre estas
tres cantidades?
6) Cerca de un tercio del cuerpo de una persona que flota en el Mar Muerto quedaría fuera del
agua. Suponiendo que la densidad del cuerpo humano es 0,98 g/cm 3 , encuentra la densidad
del agua del Mar Muerto.
7) La figura muestra cuatro situaciones en las
que un líquido rojo y uno gris están en un tubo
en forma de U. En una situación los líquidos no
pueden estar en equilibrio estático. (a) ¿Cuál
es esa situación? (b) Para las otras tres
situaciones, asume que existe el equilibrio
estático. Para cada una, ¿la densidad del
líquido rojo es mayor, menor, o igual a la
densidad del líquido gris?

8) Un pingüino primero flota en un fluido de densidad ρ0, luego flota en un fluido de densidad
0,95·ρ0, y luego flota en un fluido de densidad 1,1·ρ0. (a) Ordena los fluidos de acuerdo a la
magnitud de la fuerza de empuje sobre el pingüino que flota, de mayor a menor. (b) Ordena
las densidades de acuerdo a la cantidad de fluido desalojado por el pingüino, de mayor a
menor.
9) Se sumerge un objeto irregular de 3 kg en un cierto fluido. El fluido que habría estado en el
espacio que ahora ocupa el objeto tiene una masa de 2 kg. (a) Cuando se suelta el objeto, ¿se
mueve hacia arriba, hacia abajo o permanece en el lugar? (b) Si ahora se sumerge
completamente el objeto en un fluido menos denso y una vez más se suelta, ¿qué hace el
objeto?
10) La figura muestra cuatro objetos sólidos
flotando en miel. Ordena los objetos de
mayor a menor de acuerdo a su densidad.
11) Tres bombas hidráulicas se usan para
levantar cargas iguales alturas idénticas. Los
niveles son idénticos en la entrada pero
difieren en el área del pistón a la salida: La
bomba 1 tiene un pistón de área A, la bomba
1 2 3 4
2 tiene un pistón de área 2A, y la bomba 3 tiene un pistón de área 3A. Ordena de mayor a
menor las bombas de acuerdo a (a) el trabajo requerido en el lado de la salida, (b) la
magnitud de la fuerza requerida en el lado de entrada, y (c) el desplazamiento del pistón en el
lado de la salida.
12) Tres burbujas de gas de tamaño idéntico están sumergidas en agua: la burbuja 1 está llena
con hidrógeno, la burbuja 2 está llena con helio, y la burbuja 3 está llena con dióxido de
carbono. Ordena las burbujas de mayor a menor de acuerdo a la magnitud de la fuerza de
empuje actuando sobre ellas.
13) ¿Qué le sucedería a la fuerza de empuje que actúa sobre un globo lleno de helio si se
reemplaza el helio con un volumen igual de hidrógeno? (El hidrógeno es menos denso que el
helio).
14) Un envase lleno con agua está suspendido de un peso de resorte (dinamómetro). ¿El peso
marcado por el instrumento aumenta, disminuye o permanece igual si, sin derramar agua: a)
introducimos un trozo de metal suspendido de un hilo, y b) hacemos flotar un corcho en el
agua?
15) De acuerdo a las especificaciones de varios gobiernos, las cajas negras de los aviones deben
soportar la presión del agua a profundidades de hasta 6,0 km, de modo que puedan ser
recuperadas en caso de caídas de aviones en el mar. Suponiendo que el agua de mar tiene
una densidad uniforme de 1024 kg/m 3 , encuentra la presión correspondiente a esas
especificaciones.