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410 Capítulo 14 Mecánica de fluidos
na de vino para presión atmosférica normal? ¿Esperaría que
el vacío sobre la columna sea tan bueno como para el mercurio?
P 0
16. En un tubo en U se vierte mercurio, como se muestra en la figura
P14.16a. El brazo izquierdo del tubo tiene área de sección
transversal A 1 de 10.0 cm 2 , y el brazo derecho tiene un área de
sección transversal A 2 de 5.00 cm 2 . A continuación se vierten
100 g de agua en el brazo derecho, como se muestra en la figura
P14.16b. a) Determine la longitud de la columna de agua
en el brazo derecho del tubo U. b) Dado que la densidad del
mercurio es 13.6 gcm 3 , ¿qué distancia h se eleva el mercurio
en el brazo izquierdo?
h
Figura P14.15
fluido cerebroespinal, por lo general tienen la misma densidad
que el agua. La presión del fluido cerebroespinal se puede
medir mediante una sonda espinal, como se ilustra en la figura
P14.19. Un tubo hueco se inserta en la columna vertebral y se
observa la altura a la que se eleva el fluido. Si el fluido se eleva
a una altura de 160 mm, su presión manométrica se escribe
como 160 mm H 2 O. a) Exprese esta presión en pascales, en
atmósferas y en milímetros de mercurio. b) A veces es necesario
determinar si una víctima de accidente sufrió una lesión en
las vértebras que bloquee el flujo del fluido cerebroespinal
en la columna. En otros casos, un médico puede sospechar
que un tumor u otro crecimiento bloquea la columna vertebral
e inhibe el flujo de fluido cerebroespinal. Tal condición
se puede investigar mediante la prueba de Queckenstedt. En este
procedimiento, se comprimen las venas en la nuca del paciente
para hacer que la presión sanguínea se eleve en el cerebro.
El aumento en presión en los vasos sanguíneos se transmite al
fluido cerebroespinal. ¿Cuál debe ser el efecto normal sobre
la altura del fluido en la sonda espinal? c) Suponga que comprimir
las venas no tiene efecto sobre el nivel de fluido. ¿Qué
puede explicar este resultado?
A 1 A 2 A 1 A
Agua 2
Figura P14.19
h
Mercurio
a) b)
Figura P14.16
17. La presión atmosférica normal es de 1.013 10 5 Pa. La proximidad
de una tormenta hace que la altura de un barómetro de
mercurio caiga 20.0 mm de la altura normal. ¿Cuál es la presión
atmosférica? (La densidad del mercurio es 13.59 gcm 3 .)
18. Un tanque con un fondo plano de área A y lados verticales se
llena con agua con una profundidad h. La presión es 1 atm
en la superficie. a) ¿Cuál es la presión absoluta en el fondo
del tanque? b) Suponga que un objeto de masa M y densidad
menor a la densidad del agua se coloca en el tanque y flota.
No se desborda agua. ¿Cuál es el aumento resultante de presión
en el fondo del tanque? c) Evalúe sus resultados para
una alberca con 1.50 m de profundidad y una base circular de
6.00 m de diámetro. Dos personas con masa combinada de 150
kg entran a la alberca y flotan tranquilamente ahí. Encuentre
la presión absoluta original y el aumento de presión en el
fondo de la alberca.
19. El cerebro humano y la médula espinal están sumergidos en
el fluido cerebroespinal. El fluido normalmente es continuo
entre las cavidades craneal y espinal y ejerce una presión de 100
a 200 mm de H 2 O sobre la presión atmosférica prevaleciente.
En el trabajo médico, las presiones usualmente se miden en
milímetros de H 2 O porque los fluidos corporales, incluido el
20. a) Un globo ligero se llena con 400 m 3 de helio. A 0°C, el globo
puede levantar una carga, ¿de qué masa? b) ¿Qué pasaría si?
En la tabla 14.1, observe que la densidad del hidrógeno es casi
la mitad de la densidad del helio. ¿Qué carga puede levantar
el globo si se llena con hidrógeno?
21. Una pelota de ping pong tiene un diámetro de 3.80 cm y una
densidad promedio de 0.084 0 gcm 3 . ¿Qué fuerza se requiere
para mantenerla completamente sumergida bajo el agua?
22. La fuerza gravitacional que se ejerce sobre un objeto sólido
es 5.00 N. Cuando el objeto se suspende de una balanza de
resorte y se sumerge en agua, la lectura en la balanza es 3.50
N (figura P14.22). Encuentre la densidad del objeto.
T 1
Mg
a)
Balanza
B
Mg
T 2
b)
Figura P14.22 Problemas 22 y 23.
2 intermedio; 3 desafiante; razonamiento simbólico; razonamiento cualitativo