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UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA FACULTAD DE INGENIERÍA COORDINACION DEL ÁREA DE FÍSICA PRIMER TALLER UNIFICADO DE CALOR Y ONDAS 2019-II PREGUNTAS 1. Tres recipientes están conectados por tubos con válvulas. Los líquidos no son miscibles entre sí y además pA > pB > pC. El nivel de los líquidos es igual en los tres recipientes como se muestra en la figura. A partir del instante en que se abren simultáneamente las válvulas 1 y 2

A. parte del líquido en RC pasará al recipiente RB y parte del líquido contenido en este pasará a RA. B. no habrá flujo de líquido en ninguna dirección. C. parte del líquido en RA pasará al recipiente RB y parte del líquido contenido en este pasará a RC. D. parte del líquido en RA pasará a RB y parte líquido en RC pasará a RB.

2. En Barranquilla se tapa una botella (sin agua en su interior y se sumerge boca abajo en agua. Luego se destapa y se sigue sumergiendo como se insinúa en la secuencia de figuras.

Respecto a esta experiencia es correcto afirmar que a medida que se sumerge la botella después de haber retirado el corcho la altura que alcanza el agua dentro de ella A. es nula, es decir no entra agua a la botella. B. es aproximadamente la mitad de la altura de la botella y permanece constante. C. va aumentando hasta llenarse. D. va aumentado, pero nunca se llenará totalmente.

UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA FACULTAD DE INGENIERÍA COORDINACION DEL ÁREA DE FÍSICA PRIMER TALLER UNIFICADO DE CALOR Y ONDAS 2019-II 3. En cuanto a la presión hidrostática, cuál de las siguientes características son las que presentan las fuerzas que los líquidos ejercen sobre los objetos sumergidos en ellos y sobre las paredes de los recipientes: I. La fuerza ejercida por el fluido aumenta con la profundidad. II. Las fuerzas en el interior de los líquidos se ejercen en todas las direcciones. III. Las fuerzas dependen de la cantidad de líquido que hay en el recipiente. IV. La fuerza ejercida por el fluido disminuye con la profundidad. Es cierto para: A. III Y IV B. II Y III C. I Y II D. I Y IV.

4. Un Barómetro, es un instrumento utilizado para medir: A. la presión de gases encerrados. B. la presión atmosférica. C. la precipitación de la lluvia. D. la fuerza y velocidad del viento.

5.

Si se tienen los siguientes puntos: uno situado en la superficie libre de un líquido y el otro sumergido al interior del líquido, ¿cuál es la presión que actúa sobre ellos? A. Absoluta. B. Atmosférica. C. Barométrica. D. Manométrica.

6. La prensa hidráulica y los frenos de un coche, son ejemplos de la aplicación del principio de: A. Arquímedes. B. Bernoulli. C. Pascal. D. Torricelli.

7. Los recipientes 1, 2 y 3 tienen la misma base y contienen agua hasta el mismo nivel.

La presión en un punto interior en el fondo es

A. mayor para el recipiente 1. B. mayor para el recipiente 2. C. mayor para el recipiente 3. D. igual en los tres recipientes.

UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA FACULTAD DE INGENIERÍA COORDINACION DEL ÁREA DE FÍSICA PRIMER TALLER UNIFICADO DE CALOR Y ONDAS 2019-II 8. Los recipientes 1, 2 y 3 tienen la misma base y contienen agua hasta el mismo nivel.

La presión que se ejerce sobre la mesa es A. mayor por el recipiente 1. B. mayor por el recipiente 2. C. mayor por el recipiente 3. D. igual para los tres recipientes.

9. Considera una vasija de agua en caída libre y un objeto en su interior. El objeto

A. no experimenta fuerza de boyamiento. B. experimenta una fuerza de boyamiento de igual magnitud que el peso del fluido desalojado. C. experimenta una fuerza de boyamiento de mayor magnitud que el peso del fluido desalojado. D. experimenta una fuerza neta igual a cero.

10. Un objeto flota en el interior de una vasija con agua que reposa sobre una mesa. Se deja caer la vasija. El volumen sumergido del objeto A. aumenta. B. disminuye. C. permanece igual.

UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA FACULTAD DE INGENIERÍA COORDINACION DEL ÁREA DE FÍSICA PRIMER TALLER UNIFICADO DE CALOR Y ONDAS 2019-II 11. Un objeto reposa en el fondo de un recipiente con agua. La fuerza normal del fondo sobre el objeto A. es igual en magnitud al peso del objeto. B. es igual en magnitud a la fuerza de boyamiento. C. es cero. D. mayor a la del peso del objeto.

12. Cuando se coloca en una balanza una vasija con agua con una esfera de hierro en el fondo, la lectura es L1 y la fuerza de boyamiento es B. Luego se retira la esfera y la lectura es L2. El peso de la esfera es W, ¿cuál de las siguientes relaciones se cumple? A. L1 – L2 > B B. L1 – L2 < B C. B > W D. B = W

13. La ley de Poiseuille se aplica

A. a flujos de líquidos ideales a lo largo de un tubo horizontal de sección transversal constante. B. a flujos de líquidos viscosos por el interior de un tubo horizontal de sección transversal constante. C. a flujos de líquidos ideales por el interior de un tubo horizontal de sección transversal arbitraria. D. a flujos de líquidos viscosos por el interior de un tubo de sección transversal e inclinación arbitrarias.

UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA FACULTAD DE INGENIERÍA COORDINACION DEL ÁREA DE FÍSICA PRIMER TALLER UNIFICADO DE CALOR Y ONDAS 2019-II 14. Cuando se coloca en una balanza una vasija con agua con una esfera de hierro en el fondo la lectura es L1 y la fuerza de boyamiento es B. Luego se retira la esfera y la lectura es L2. El peso de la esfera es W, ¿cuál de las siguientes relaciones se cumple? A. L1 – L2 > W B. L1 – L2 < W C. B < W D. B = W

15. Un flujo estable o estacionario significa que un régimen de flujo estacionario

A. la derivada del vector velocidad con respecto al tiempo es una constante arbitraria2. B. la derivada del vector velocidad con respecto a la posición es cero. C. la derivada del vector velocidad con respecto al tiempo es cero. D. la derivada del vector velocidad con respecto a la posición es una constante arbitraria.

16. Aceite corre por el interior de un tubo de diámetro constante. Considere un flujo ideal. Es correcto afirmar que A. las capas de aceite concéntricas con el tubo se desplazan con diferentes velocidades. B. hay un decrecimiento de la presión en la dirección de flujo. C. hay crecimiento de la presión en la dirección de flujo. D. La presión permanece constante a lo largo del flujo.

UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA FACULTAD DE INGENIERÍA COORDINACION DEL ÁREA DE FÍSICA PRIMER TALLER UNIFICADO DE CALOR Y ONDAS 2019-II 17. Acorde la figura el flujo puede ser considerado

A. ideal. B. real. C. No viscoso. D. No hay suficiente información para determinar la respuesta.

18. La velocidad de salida del agua por el tanque que se muestra en la figura depende del nivel del líquido en el tanque y varía según la ley de Torricelli. Para este sistema

A. NO se cumple la ecuación de continuidad. B. se cumple la ecuación de continuidad. C. la velocidad del fluido a lo largo de una línea de corriente arbitraria es una constante. D. la velocidad del fluido en cada punto es una constante en el tiempo.

UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA FACULTAD DE INGENIERÍA COORDINACION DEL ÁREA DE FÍSICA PRIMER TALLER UNIFICADO DE CALOR Y ONDAS 2019-II 19. Para llevar agua a un pueblo en la cima de una montaña se usa una manguera de diámetro uniforme. Se cumple que a medida que el agua asciende A. la energía cinética por unidad de volumen del fluido se mantiene constante. B. la energía potencial por unidad de volumen del fluido se mantiene constante. C. la presión del fluido es la misma en todos los puntos ubicados en el eje central del tubo. D. el trabajo realizado sobre el fluido debido a su presión interna es nulo.

20. El efecto de tensión superficial en los líquidos

A. siempre es mayor para líquidos más densos. B. siempre es menor para líquidos más densos. C. disminuye con el crecimiento de la temperatura. D. necesariamente es mayor para fluidos más viscosos

21. En los líquidos la densidad

A. siempre es mayor para líquidos más viscosos. B. siempre es menor para líquidos más viscosos. C. siempre es mayor para líquidos con mayor tensión superficial. D. siempre es mayor para líquidos con mayor tensión superficial.

PROBLEMAS 1. A través de una tubería con una sección transversal de 4.2 cm2 fluye una corriente de agua a 5.18 m/s. El agua desciende desde una altura de 9.66 m a hasta un nivel inferior con una altura de cota cero, mientras que la superficie transversal del tubo se incrementa hasta 7.6 cm2. a) Calcule la velocidad de la corriente de agua en el nivel inferior) Determine la presión en el nivel inferior sabiendo que la presión en el nivel superior es de 152000 Pa.

UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA FACULTAD DE INGENIERÍA COORDINACION DEL ÁREA DE FÍSICA PRIMER TALLER UNIFICADO DE CALOR Y ONDAS 2019-II 2. Una constricción en un conducto produce un aumento de velocidad y una disminución de presión en la garganta. La disminución de presión da una medida del caudal o flujo volumétrico en el conducto. El sistema con variaciones suaves de la figura se denomina tubo Venturi. Hallar una expresión que relacione el flujo másico con la disminución de presión de (1) a (2).

3. Una esfera sólida de cobre tiene un radio de 70.6 cm de longitud. ¿Si el módulo volumétrico del cobre es de 140 GPa, a qué profundidad deberá sumergirse en agua para reducir su radio a 70.0 cm? 4. Encuentre la fuerza 𝐹 necesaria para separar dos semiesferas de radio exterior 𝑅, que en su interior tienen un vacío aproximado, si ∆𝑝 es la diferencia de presiones dentro y fuera de la esfera. Ahora, si 𝑅 = 0.290 𝑚 y la presión interior es de 0.100 atm, ¿qué fuerza se requiere? (𝐹 es perpendicular a la recta tangente a la esfera que pasa por el punto de aplicación de la fuerza)

5.

(a) Se vierte agua en un tubo en U sencillo, la cual alcanza el mismo nivel en los brazos izquierdo y derecho del tubo. Seguidamente vertimos 7 cm de aceite (densidad relativa 0.7) en la rama derecha del tubo ¿Cuánto se elevará el agua en la rama izquierda a partir de su nivel inicial? (b) Resuelva el inciso anterior pero ahora suponga que la rama derecha tiene el doble de diámetro que la izquierda.

6. Una alberca tiene forma cúbica de arista 2 m y se encuentra completamente llena de agua. Detrás de la cara vertical aguas arriba de una presa se almacena agua con una profundidad 𝐷 como se muestra en la figura. Haciendo uso del cálculo integral encuentra la fuerza hidrostática sobre una de las caras de la alberca.

UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA FACULTAD DE INGENIERÍA COORDINACION DEL ÁREA DE FÍSICA PRIMER TALLER UNIFICADO DE CALOR Y ONDAS 2019-II 7. Dos vasijas cilíndricas idénticas con sus bases al mismo nivel contienen cada una un líquido de densidad 𝜌. El área de cualquiera de las bases es 𝐴, pero en una vasija la altura del líquido es ℎ1 y en la otra ℎ2 . Halle el trabajo efectuado por la gravedad al igualarse los niveles cuando las dos vasijas se conectan entre sí.

8. Una vasija llena de agua tiene en el fondo una esfera de acero de 3 cm de radio, que fuerza de empuje experimenta la esfera si (a) la vasija permanece en reposo sobre una mesa. (b) La vasija se encuentra en un ascensor que sube a velocidad constante. (c) La vasija se encuentra en un ascensor que sube con aceleración constante de 2 m/s2. (d) La vasija se encuentra en un ascensor que baja con aceleración constante de 2 m/s2.

9. Un cubo de hierro de arista 5 cm se suspende de un hilo y se sumerge en agua. (a) Halla la tensión del hilo. (b) Si este hilo está amarrado a un dinamómetro ¿cuál será su lectura? 10. Una balsa tiene un volumen total de 2100 cm3 y una masa de 100 g. ¿Qué peso soporta la balsa sin que esta se hunda?

11. Se tiene 1 kg de aluminio y se desea hacer una esfera hueca. ¿Cuál debe ser el radio interno de la esfera si queremos que esta se hunda a velocidad constante?

12. Un cono flota verticalmente en agua con la novena parte de su altura sumergida. Luego añadimos aceite de densidad relativa 0.7 hasta cubrirlo completamente. ¿qué parte de la altura quedará por debajo del agua? Suponga que la altura del cono es la mitad de su radio.

UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA FACULTAD DE INGENIERÍA COORDINACION DEL ÁREA DE FÍSICA PRIMER TALLER UNIFICADO DE CALOR Y ONDAS 2019-II 13. Se forma una burbuja de jabón de 3 cm de radio. ¿Si la tensión superficial es aproximadamente la misma del agua, Cuánta energía está almacenada en la superficie de la burbuja?

14. Dos placas de vidrio, paralelas, anchas y limpias, separadas por una distancia (d) de 1 mm se colocan en agua. ¿Qué tan alto sube el agua debido a la acción de capilaridad lejos de los extremos de las placas?

15. Halle la presión interna de una burbuja de radio R y tensión superficial 𝛾. Hágalo ahora para una gota de agua.

16. Una tubería de agua tiene un diámetro interno de 0.5 m y en su extremo final se adaptan 10 pequeñas tubería de 8 cm de diámetro. Si el agua en la tubería principal tiene una velocidad de 4.7 ft/s, ¿a qué velocidad sale por las tuberías de diámetro pequeño?

17. Dos canales de sección transversal rectangular se unen aguas arriba para formar uno solo. Un canal tiene una anchura de 7 m, una profundidad de 4 m, y una velocidad de 3 m/s. El otro canal tiene 6 m de anchura, 2.8 m de profundidad, y fluye a razón de 2.6 m/s. La anchura del canal principal es de 9.2 m y la velocidad de su corriente es de 3.3 m/s. ¿Cuál es su profundidad?

UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA FACULTAD DE INGENIERÍA COORDINACION DEL ÁREA DE FÍSICA PRIMER TALLER UNIFICADO DE CALOR Y ONDAS 2019-II 18. Se desea bombear agua hacia un pueblo situado en la cima de una montaña a una altura de 100 m, con una tubería de 30 cm de diámetro y una velocidad de 6 m/s. ¿Cuál es la potencia requerida?

19. La diferencia de presiones entre los extremos de una tubería de 15 cm de diámetro es de 3 atm. ¿Si se desean bombear 1.4 m3 de agua cuál sería el trabajo requerido? 20. En un hospital un paciente necesita una transfusión de sangre, que se administrara a través de una vena del brazo por IV gravitacional. El medico quiere suministrar 500 cc de sangre entera durante un periodo de 10 min a través de una aguja calibre 18, de 50 mm de longitud y diámetro interior de 1.0 mm. ¿A qué altura sobre el brazo deberá colgarse la bolsa de sangre? (Suponga una presión venosa de 15 mm Hg.)

21. Una esfera de hierro de radio 1 mm cae en agua. ¿Para que rango de velocidades es válida la ley de Stokes? (a) Halle una expresión para la velocidad de la esfera dentro del fluido en función del tiempo (tome un eje y positivo hacia abajo, con origen en la superficie libre del fluido) (b) Encuentre una fórmula para la posición de la esfera en función del tiempo.

22. Considere dos grandes depósitos A y B con diferentes líquidos. Cada depósito es perforado lateralmente a la misma profundidad, pero el orificio del depósito A tiene la mitad del diámetro del orificio B. ¿Si el flujo de masa es el mismo por cada agujero, como se relacionan las dos densidades de los líquidos? ¿Cuál es la proporción de los caudales de los depósitos? ¿Cuál debería ser la profundidad del orificio en el depósito B con respecto a la del depósito A para hacer que el caudal sea el mismo en los dos?

23. EL viento sopla fuerte con velocidad de 90 km/h sobre el techo de una casa. ¿Sí el área del techo es 80 m2, cual es la fuerza que tiende a levantarlo? Suponga una densidad del aire de 1.23 kg/m3.

UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA FACULTAD DE INGENIERÍA COORDINACION DEL ÁREA DE FÍSICA PRIMER TALLER UNIFICADO DE CALOR Y ONDAS 2019-II 24. Un gran tanque es perforado lateralmente a una profundidad “y”. Sí el nivel del agua en el tanque alcanza 10 m, ¿cuál debe ser el valor de “y” para que el alcance horizontal del chorro sea máximo?

25. Un jardinero emplea para el riego una manguera cuya embocadura tiene forma de tronco de cono. Las secciones de sus bases son 5 y 1 cm2, y el agua se inyecta a una atmósfera. Si la embocadura está inclinada 30º respecto a la horizontal, ¿Qué distancia alcanzará el agua?

26. ¿Cuál es la máxima velocidad que puede tener la sangre a 37° por un vaso capilar de 2 mm de radio para que el flujo sea estable?

27. Calcule la fuerza necesaria que se debe aplicar paralelamente a una superficie de área 0.5 ft2, apoyada sobre una capa de sangre de 0.8 cm de espesor, para que se mueva con una velocidad de 3 pulg/s?

28. ¿Si una bola se mueve con la misma velocidad en aceite y agua, cuál es la relación de los números de Reynolds? 29. Se quiere vaciar una piscina A con una bomba B, según el esquema de la figura, a razón de 10 m3/hora. La boquilla de desagüe tiene un diámetro de 4 cm y está situada 2 m sobre la superficie libre del agua, ¿qué potencia ha de tener la bomba si despreciamos el rozamiento?