Fluidos

Javier Andres Navarro Iglesias

Fisica

Instituto IACC

21 de Diciembre 2014

1. Una pequeña pieza de acero está unida a un bloque de madera. Cuando la madera 

se coloca en una tina de agua con el acero en la parte superior, la mitad del bloque est

á sumergida. Si el bloque se invierte de modo que el acero se encuentre bajo el agua, l

a cantidad sumergida del bloque  ¿aumenta,  disminuye  o  sigue  igual?  ¿Qué  pasa  al 

 nivel  del  agua  de  la  tina  cuando  el bloque se invierte? 

 DESARROLLO:

Realizando experimentalmente un ensayo similar con un trozo de madera de las siguientes

dimensiones: 10 cm x 1cm x 5 cm, sobre el cual en forma longitudinal se pega una llave

de acero en la mitad de su cara de mayor superficie, la madera flota quedando

aproximadamente 0,5 cm de altura de madera sobre el nivel del agua.

Al sumergirlo en forma invertida, es decir con la llave de acero en la cara inferior, el

sistema flota quedando Una altura de madera de 0,5 cm sobre el nivel del agua. Es decir la

cantidad sumergida del boque de madera es el mismo. El nivel de agua en la vasija sigue

siendo el mismo, es decir no cambia.

En otras palabras el volumen de agua desalojada sigue siendo el mismo.

2. La presión atmosférica es alrededor de

105 N/m2 y el área del pecho de una persona es de unos 0.13 m2. La fuerza de la atmó

sfera en el pecho de un ser humano es de 

unos 13 000 N. En vista de esta enorme fuerza, ¿por qué no se destruyen nuestros 

cuerpos? 

 DESARROLLO:

En el interior del pecho se encuentran nuestros pulmones, en los cuales al respirar la

presión atmosférica externa es igual a la presión interna, luego las fuerzas que causan

estas presiones se anulan entre si.

En nuestro cuerpo se producen muchos procesos, como la capacidad de captación de

oxígeno por los globulos rojosm, existiendo un equilibrio dinámico a cierta altura o nivel

del mar. As´p nos acostumbramos o adaptamos a respirar a la presión de nuestro lugar o

habitat normal. Cuando viajamos a un lugar de mayor altura respecto al nivel del mar, nos

cuesta más captar oxígeno y sufrimos de un problema llamado comunmente “puna”.

Esto se debe a que a mayor altura la presión atmosférica es menor y nos cuesta más llenar

nuestros pulmones con aire, debiendo producirse un nuevo equilibrio, cuando nuestro

sistema orgánico debe crear mas glóbulos rojos para captar esta menor cantidad de

oxígeno disponible.

 3.  Una  placa  plana  está  sumergida  en  un  líquido  en  reposo,  ¿qué  orientación  

debe  tener  la placa para que la presión sea homogénea en su superficie?, ¿por qué? 

DESARROLLO:

Su superficie mayor debe estar paralela a la superficie del líquido, puesd así la presión

sobre la placa es más homogenea, a pesar que si se sumerje con cuidado, podría quedar

sumergida en forma lateral o vertical, como muestran las figuras, pues en el interior de un

líquido, las presiones se transmite en todas las direcciones con igual intensidad ( son

perpendiculares a la superficie de contacto) , principio de Pascal.

 

4. Una pelota de  pingpong  tiene  un  diámetro  de  3,8  cm y  una densidad  promedio 

de  0,084 g/cm3. ¿Qué fuerza se requiere para mantenerla sumergida bajo el agua? 

 

DESARROLLO:

Así: V esf=4 ∙3,14 ∙1,93

3

V = 28,71 cm3 de agua desalojada.

Cálculo masa del agua desalojada:

Como la densidad del agua es igual a 1,0 g/cm3 , la masa es igual a 28,71 g de agua.

Cálculo del peso de esta masa de agua:

P = m ∙ g

P = 0,02871 Kg ∙ 9,8 m/s2

P = 0,281 N⃗ esta es la fuerza de empuje que ejerce el agua sobre la pelota sumergida,

LUEGO para hundirla se debe aplicar una fuerza mayor a 0,281 N⃗ .

Al hundir la pelota de pin-pon esta desalojará un volumen de agua igual a su propio volumen. Este volumen se calcula mediante la fórmula del volumen de la esfera:

V esf=4 π r3

3

5. De una cuerda cuelga un cubo metálico de 3 cm x 5 cm x 7 cm, su densidad es de 

2,7 g/cm3. ¿Cuál es la fuerza que pende de la cuerda?, ¿cuál es la fuerza que pende de 

la cuerda si el cubo metálico se sumerge en el agua? 

 DESARROLLO:

 

1. Cálculo volumen del cubo:

V=Lah

V= 7 cm ∙ 3 cm ∙ 5 cm = 105 cm3 .

Luego este cuerpo desalojará un volumen igual de agua, es decir 105 cm3 de agua. ( equivale a

105 g de agua)

2. Cálculo masa del cubo:

d=mv

∴m=d ∙ v

m=2,7g

cm3∙105cm3

= 283,5 g

3. Cálculo peso del cubo:

P=m∙g

P=0,2835Kg ∙9,8m

s2

P = 2,77 N⃗

4. Cálculo del empuje ejercido por el liquido sobre el cubo: Este es igual al peso del

volumen de agua desalojada ( Principio de Arquímides)

P=m∙g

P=0,105Kg ∙9,8m

s2

P = 1,029 N⃗

Luego finalmente el peso del cubo sumergido en el agua es igual a la diferencia de peso con respecto a fuera del agua:

Peso suspendido de la cuerda – peso sumergido

2,77 N⃗ - 1,029 N⃗ = 1,741 N⃗