Taller Tensión Superficial1

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Universidad de los Llanos Facultad de Ciencias Bás icas e Ing eniería 1 Lilia Ladino T T a a lle er r : :  T T E E N N  S  S I I Ó Ó N N  S  S U U P P E E R R F F I I C C I I  A  A L L  1. ¿Cuánta energía está almacenada en la superficie de una burbuja de jabón de 2,1 cm de radio si su tensión superficial es de 4,5 x 10 -2  N/m? 2. Una película delgada de agua de 80 µm de espesor está emparedada entre dos placas de vidrio y forma una mancha circular de 12,0 cm de radio. Calcule la fuerza normal necesaria para separar a las placas si la tensión superficial del agua es de 0,072 N/m. 3. Una bu rbuja de jabón en el aire tiene un radio de 3,20 cm. Se la sopla luego hasta un radio de 5,80 cm. Use 26,0 mN/m para l a tensión superficial (constante) de la burbuja. (a) ¿Cuál es la diferencia de presión inicial en la película de la burbuja? (b) Halle la diferencia de presión en la película para el tamaño más grande. (c) ¿Cuánto trabajo se efectuó contra la atmósfera para hacer más grande a la burbuja? (d) ¿Cuánto trabajo se efectuó para estirar la superficie de la burbuja? 4. Un tubo de vidrio li mpio de diámetro interior 0,5 mm es mantenido vertic almente en un recipiente de agua con 10 cm de su l ongitud por encima de la superficie. ¿Cuánto se elevará el agua en el tubo? 5. Si el tubo del problema 10 se ba ja hasta que sólo 3 cm de su longitud sobresalgan por encima de la superficie, ¿qué sucederá? 6. Una traqueida de gimnosperma del xilema de un a planta tiene un diámetr o de 0,01 mm. ¿Hasta qué altura se elevará en ella por tensión superfic ial una colum na de agua? 7. ¿Qué diámetro hab rían de tener los capilares del xilema de los árboles si la tensión superficial fuera una explicación satisfactoria de la manera como la savia alcanza la copa de un pino gigante de 100 m de altura? Supóngase que la tensión superf icial de la savia es igual a la del agua. 8. ¿Cuál es la presión (manométrica) en el interior de un a burbuja de jabón de 2 cm de radio formada a partir de una disolución cuya tensión superficial es 0,06 N/m? 9. ¿Cuál es la presión dentro de un alvéolo hinchado hasta un radio de 0,08 mm si la tensión superficial del fluido que lo reviste es 0,04 N/m? 10. a) La pata de un insecto parado en el agua forma una depresión de radio r = 2 mm y ángulo  = 40°. ¿cuánto peso soporta e sta depresión? b) ¿Cuál es la masa del insecto, suponiendo que está siendo sostenido por igual sobre las seis patas? 11. Una araña de agua de 2 g de masa está apoyada sobre la superficie del agua. Suponiendo que cada pata soporta un octavo del peso de la araña, ¿cuál es el radio de la depresión hecha por cada pata? Tomar  = 45°.

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    Lilia Ladino

    TTaalllleerr:: TTEENNSSIINN SSUUPPEERRFFIICCIIAALL

    1. Cunta energa est almacenada en la superficie de una burbuja de jabn de 2,1 cm

    de radio si su tensin superficial es de 4,5 x 10-2

    N/m?

    2. Una pelcula delgada de agua de 80 m de espesor est emparedada entre dos

    placas de vidrio y forma una mancha circular de 12,0 cm de radio. Calcule la fuerza

    normal necesaria para separar a las placas si la tensin superficial del agua es de

    0,072 N/m.

    3. Una burbuja de jabn en el aire tiene un radio de 3,20 cm. Se la sopla luego hasta un

    radio de 5,80 cm. Use 26,0 mN/m para la tensin superficial (constante) de la burbuja.

    (a) Cul es la diferencia de presin inicial en la pelcula de la burbuja? (b) Halle la

    diferencia de presin en la pelcula para el tamao ms grande. (c) Cunto trabajo

    se efectu contra la atmsfera para hacer ms grande a la burbuja? (d) Cunto

    trabajo se efectu para estirar la superficie de la burbuja?

    4. Un tubo de vidrio limpio de dimetro interior 0,5 mm es mantenido verticalmente en un

    recipiente de agua con 10 cm de su longitud por encima de la superficie. Cunto se

    elevar el agua en el tubo?

    5. Si el tubo del problema 10 se baja hasta que slo 3 cm de su longitud sobresalgan por

    encima de la superficie, qu suceder?

    6. Una traqueida de gimnosperma del xilema de una planta tiene un dimetro de 0,01

    mm. Hasta qu altura se elevar en ella por tensin superficial una columna de

    agua?

    7. Qu dimetro habran de tener los capilares del xilema de los rboles si la tensin

    superficial fuera una explicacin satisfactoria de la manera como la savia alcanza la

    copa de un pino gigante de 100 m de altura? Supngase que la tensin superficial de

    la savia es igual a la del agua.

    8. Cul es la presin (manomtrica) en el interior de una burbuja de jabn de 2 cm de

    radio formada a partir de una disolucin cuya tensin superficial es 0,06 N/m?

    9. Cul es la presin dentro de un alvolo hinchado hasta un radio de 0,08 mm si la

    tensin superficial del fluido que lo reviste es 0,04 N/m?

    10. a) La pata de un insecto parado en el agua forma una depresin de radio r = 2 mm y

    ngulo = 40. cunto peso soporta esta depresin? b) Cul es la masa del

    insecto, suponiendo que est siendo sostenido por igual sobre las seis patas?

    11. Una araa de agua de 2 g de masa est apoyada sobre la superficie del agua.

    Suponiendo que cada pata soporta un octavo del peso de la araa, cul es el radio

    de la depresin hecha por cada pata? Tomar = 45.

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    12. a) A qu altura h ascender el etanol en un capilar de 0,5 mm de radio si el ngulo

    de contacto es cero? b) En un experimento con un capilar de cierto material, se

    obtiene que el alcohol asciende hasta una altura de 1,09 cm. Cul es el ngulo de

    contacto entre el alcohol y el material del capilar?

    13. El triclorometano asciende a una altura de 2,48 cm en un capilar de 0,15 mm de radio.

    Cul es la tensin superficial del triclorometano suponiendo que el ngulo de

    contacto es cero?

    14. El agua asciende 5,0 cm en un capilar. Cul es el radio del capilar?

    15. Un vaso sanguneo capilar posee un radio de 2 X 10-6

    m. Hasta qu altura puede

    ascender la sangre en dicho vaso si el ngulo de contacto es cero?

    BIBLIOGRAFA Burns, M. y MacDonald, S. Fsica para las ciencias de la vida y de la salud. Editorial Addison Wesley Iberoamericana, 1989. Cromer, Alan H. Fsica para las ciencias de la vida. Editorial Revert, S.A., 1996. Halliday, Resnick y Krane. Fsica. Volumen I. Cuarta Edicin. Editorial Cecsa. 1993. Hewitt. Conceptos de Fsica. Editorial Limusa. Sears y Zemansky. Fsica Universitaria. Volumen I. Edicin 11. Editorial Pearson.