PRACTICA DOMICILIARIA I DE FISCA II (2015-I) 1.- Del siguiente esquema calcúlese la lectura H del manómetro 2.- Del siguiente esquema, determine la presión manométrica del aire en el tanque si h1 = 0.2 m, h2 = 0.3 m, y h3 = 0.46 m, además si se sabe que se presuriza el agua que está en un tanque mediante aire y se mide la presión con un manómetro de fluidos múltiples. Tome las densidades del agua, el aceite y el mercurio como 1 000 kg/m3, 850 kg/m3, y 13 600 kg/m3, respectivamente. 3.- Calcular la presión en: a) si la tubería que transporta agua b) la tubería que transporta petróleo, si cuando transporta agua su presión es de 15kPa. a) b) 4.- Calcúlese la diferencia de presión entre las dos tuberías. Si la densidad del H2OMAR es 1035 kg/m3. Ademes atreves del tubo en forma de U fluyen H2ODULCE y H2OMAR en tuberías horizontales paralelas, las cuales están conectadas entre sí por un manómetro ¿Puede ignorarse la columna de aire en el análisis?

5.- Determine la presión absoluta en la tubería, si por ella fluye gas natural, con una de las ramas abierta a la atmósfera en donde la presión atmosférica local es de 14.2 psi. 6.- Si el tanque A y B llenos de agua, están interconectados mediante un manómetro de mercurio con los tubos inclinados, como se muestra en la figura. Además se sabe que la diferencia de presión entre los dos tanques es de 20 kPa, calcule a y θ.

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7.- Un tanque de 4m de diámetro y 6m de largo está lleno de gasolina. Calcule la fuerza que la gasolina ejerce en un extremo del tanque. Suponga que el tanque no está presurizado y que los extremos están verticales 8.- En la figura se muestra un cilindro solido largo de radio “r” (r= 2ft), articulado en el punto A, como una compuerta automática. Cuando el nivel del agua llega a 15 ft, la compuerta cilíndrica se abre girando en torno a la articulación en el punto A. De las condiciones anteriores, calcular: a) la fuerza hidrostática que actúa sobre el cilindro y su línea de acción cuando la compuerta se abre, y b) el peso del cilindro por ft de longitud del mismo. 9.- Se construye un objeto de un material más ligero que el agua. Pesa 50N en aire y se requiere una fuerza de 10N para mantenerlo bajo el agua. Determine a) Su densidad b) Su peso específico c) Su gravedad específica 10.- En la figura se muestra una compuerta cuyas longitudes son 4 m de largo con forma de un cuarto de círculo de radio “r” (r=3m), de peso despreciable está articulada alrededor de su borde superior A. Determine la fuerza mínima necesaria del resorte para mantener cerrada la compuerta cuando el nivel del agua se eleva hasta A en el borde superior de la compuerta, sabiendo además que la compuerta controla el flujo de agua sobre el reborde en B, donde está comprimida por un resorte. 11.- En la figura se muestra un tubo de U doble, donde se conecta una línea de gasolina a un manómetro de carátula. Determine la presión manométrica de la línea de gasolina, si la lectura del manómetro de carátula es de 370 kPa 12.- Si se sabe que la variación de temperatura de la atmósfera con respecto a la altitud está dada por la siguiente ecuación T = T0 - Bz, donde T0 es la temperatura a nivel del mar, la cual se puede tomar como 288.15 K, y B = 0.0065 K/m y además la aceleración gravitacional varia también con respecto a la altitud y se denota con la ecuación g(z) = g0/(1 + z/6 370 320)2 donde g0 = 9.807 m/s2 y z es la altura sobre el nivel del mar en m. Determine una relación para la variación de la presión en la troposfera a) ignorando y b) considerando la variación de g con la altitud. 13.- Si se sabe que la Δ de la presión con respecto a la densidad en una capa gruesa de gas se denota por la ecuación P = Cpn, donde C y n son constantes, además la presión de uno a otro lado de una capa diferencial de fluido de espesor en la dirección vertical se denota por la ecuación , deduzca una relación para la presión como función de la elevación z. Tome la presión y la densidad en z = 0 como P0 y , respectivamente. 14.- Un globo de aire caliente transporta una carga de 1000N incluido su propio peso. si es de 10m de diámetro, calcule la temperatura promedio del aire en su interior si el aire exterior está a 20ºc. 15.- La densidad promedio de los témpanos es alrededor de 917 kg/m3.a) Determine el porcentaje del volumen total de un témpano sumergido en agua de mar de densidad 1 042 kg/m3. b) Aun cuando los témpanos están sumergidos en su mayor parte, se observa que se vuelcan. Explique cómo puede suceder esto.

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16.- Se conectan entre sí una tubería de aceite y un tanque rígido de aire mediante un manómetro, como se muestra en la figura. Si el tanque contiene 15 kg de aire a 80°C, determine a) la presión absoluta en la tubería y b) el cambio en Δh cuando la temperatura en el tanque desciende hasta 20°C. Suponga que la presión en la tubería de aceite permanece constante y que el volumen de aire en el manómetro es despreciable con relación al volumen del tanque. 17.- Determinar la densidad de un cuerpo flotante con amarrarle pesos a éste hasta que él y los pesos se sumerjan por completo y, después, pesarlos por separado en el aire. Considere un tronco de madera que pesa 1 540 N en el aire. Si necesita 34 kg de plomo ( = 11,300 kg/m3) para hundirse por completo junto con el plomo,

determine la densidad promedio del tronco. 18.- En la figura se muestra una compuerta rectangular de 200 kg y una longitud de 5 m de ancho, que está articulada en B y se apoya contra el piso en A, formando un ángulo de 45° con la horizontal. La compuerta se va a abrir por su borde inferior por medio de la aplicación de una fuerza normal en su centro. Determine la fuerza mínima F necesaria para abrir la compuerta. 19.- Se desea construir un túnel semicircular con un diámetro de 30 pies, debajo de un lago de dimensiones: 150 pies de profundidad y 800 pies de largo. Determine la fuerza hidrostática total que actúa sobre el techo del túnel. 20.- En la figura se muestra un depósito de agua de 25 m de profundidad que se mantiene en el interior por medio de un muro de 150 m de ancho cuya sección transversal es un triángulo equilátero. Determine a) la fuerza total que actúa sobre la superficie interior del muro y su línea de acción y b) la magnitud de la

componente horizontal de esta fuerza. Tome Patm = 100 kPa. 21.- Un tubo en U contiene agua en la rama derecha y otro líquido en la izquierda. Se observa que cuando el tubo gira a 30 rpm alrededor de un eje que está a 15 cm de la rama derecha y a 5 de la izquierda, los niveles del líquido en las dos ramas se vuelven iguales. Determine la densidad del fluido en la rama Túnel izquierda. 22.- Un cilindro vertical de 1 m de diámetro y 2 m de alto está lleno con gasolina cuya densidad es 740 kg/m3. Ahora se hace girar el tanque alrededor de su eje vertical a razón de 90 rpm, mientras está siendo acelerado hacia arriba a 5 m/s2. Determine a) la diferencia entre las presiones en los centros de las superficies del fondo y superior y b) la diferencia entre las presiones en el centro y el borde de la superficie del fondo.

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23.- Un recipiente cilíndrico cuyo peso es de 79 N está invertido y metido hacia el agua, como se muestra en la figura. Determine la diferencia de alturas h del manómetro y la fuerza F necesaria para mantenerlo en la posición en que se muestra. 24.- Un globo elástico de aire con un diámetro de 30 cm se sujeta a la base de un recipiente parcialmente lleno con agua a +4°C, como se muestra en la figura. Si la presión del aire arriba del agua se incrementa de manera gradual de 100 kPa hasta 1.6 MPa, ¿cambiará la fuerza sobre el cable? Si es así, ¿cuál es el porcentaje de cambio en la fuerza? Suponga que la presión sobre la superficie libre y el diámetro del globo están relacionados por P = CDn, en donde C es una constante y n = -2. El peso del globo y del aire en él es despreciable. 25.- Un área plana de 80x80cm actúa como la ventana de un sumergible en los Grandes Lagos. Si se forma un ángulo de 45º con la horizontal. ¿Qué fuerza aplicada normal a la ventana en el borde inferior se requiere para comenzar a abrirla, si esta engoznada en el borde superior cuando este se encuentra a 10m por debajo de la superficie? Se supone que la presión en el interior del sumergible es la atmosférica. 26.- Un transbordador es esencialmente rectangular con dimensiones de 25 pies de ancho y de 300 pies de largo. Si se cargan 60 automóviles en el transbordador con un peso promedio por cada uno de 300lb ¿Que tanto se hundirá en agua? 27.- Un cubo de madera de 20cm de arista y una densidad de 650 kg/m3 flota en agua. Determinar a) La distancia de la cara superior del cubo al nivel de agua b) Que peso de plomo tiene que colocársele sobre la parte superior para que esta esté justo al nivel del agua. 28.- Un bloque de metal de 10kg, con dimensiones de 12x10x10 cm se suspende en una balanza y se sumerge en agua. El lado de 12cm esta vertical y la parte superior del bloque se encuentra a 5cm de la superficie del agua. Determinar: a) Cuales son las fuerzas sobre la parte superior e inferior del bloque b) Cual es la lectura de la balanza de resorte c) Muestre que fuerza de flotación es igual a la diferencia entre las fuerzas en la parte superior e inferior del bloque. 29.- Un tanque se llena a una profundidad de 2m con agua. En el fondo del tanque hay una escotilla rectangular de 1m de altura y 2 de ancho que está articulada a la parte superior. Determine a) La fuerza neta sobre la escotilla b) El momento de torsión alrededor de las bisagras. 30.- Un globo ligero lleno de helio cuya densidad es 0.18 kg/m3 se amarra a una cuerda ligera de longitud L (L=3m). La cuerda se amarra al suelo, formando un péndulo simple. Si el globo se desplaza ligeramente del equilibrio. a) Demuestre que el movimiento es armónico simple b) Determine su periodo (si la densidad del aire es 1.29 kg/m3 e ignore cualquier pérdida de energía). 31.- Un globo se usa para suspender un bloque de aluminio de 0.02m3 en agua llenándolo con aire. Determine: a) Que volumen de aire es necesario para solo suspender el bloque con la parte superior del globo en la superficie del agua b) Si en lugar de ser solido el aluminio tenía una cavidad hueca en su interior de 0.006m3, que fracción del globo estaría sobre el agua (deprecie la masa del globo). 32.- Cual es la fuerza hidrostática en la parte posterior de una presa, si el agua está a 150m de profundidad y el ancho de la presa es 1200m. 33.- Una esfera de plástico flota en el agua con un 50% de su volumen sumergido. Esta mista esfera flota en aceite con un 20% de su volumen sumergido. Determine las densidades del aceite y de la esfera.

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34.- Determine la lectura del manómetro “M” si se está ejerciendo una fuerza “F” de 210 N sobre el embolo ideal (el cual permanece en reposo). 35.- Se tiene tres recipientes aislados. Determine cuál será el nuevo nivel que hay en cada uno de los recipientes cuando los caños se abren (densidad del agua 1000 kg/m3, densidad del aceite 850 kg/m3, densidad de glicerina kg/m3)

36.- Encuentre la densidad promedio de un barco sabiendo que en aguas tranquilas del mar (1.2 g/cm3) puede navegar con el 40% de su volumen fuera del agua. 37.- Un cilindro se llena de cierto aceite. Si desde el fondo del cilindro se soltara una

esfera de densidad esta emplearía el doble de tiempo en emerger que si la densidad de la esfera fuera . Hallar la densidad del líquido, si las densidades y

son densidades menores que la densidad del aceite. 38.- Sumergido en aceite un cuerpo pierde 100g de peso, pero sumergido en aceite de oliva la pérdida de peso es de 80g ¿Cuál será la pérdida de peso cuando el cuerpo se sumerja en el aceite que resulta de mezclar 2 volúmenes del primer aceite, con el volumen del aceite de oliva? 39.- Un cubo de madera de 30 cm de arista flota en un lago. Si 2/3 del cubo se encuentran sumergidos en el agua. Determinar el trabajo necesario para hundir el cubo. 40.- El espacio entre dos laminas planas cuadradas y paralelas es llenado de aceite, cada lado de las láminas mide 2 pies y el espesor su plano de aceite es de 0.004 pulgadas, cuando las láminas están inclinadas 20º con respecto a la horizontal estando la lámina inferior fija, se determina que la lámina superior cuyo peso es de 7.2 libras se desliza sobre su lamina inferior a velocidad máxima de 0.3 pies/s ¿Cuál es la viscosidad del aceite? 41.- La bolita liberada sobre el plano inclinado liso ingresa en una pileta que contiene agua, si la densidad de la bolita es de 0.5 g/cm3 ¿Qué profundidad máxima alcanzara la bolita dentro de la pileta? Deprecie toda viscosidad del agua 42.- Determinar la densidad de la esfera de radio “R”, sabiendo que está pegada a una varilla de madera de 8R de longitud, cuyo peso es igual que la esfera. No hay fricción, la varilla es uniforme y la esfera se encuentra sumergida en agua hasta la mitad.

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