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• JoseManuelLopezCarmona

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FÍSICA GENERAL 1 Práctico Nº 11 - Estática y Dinámica de Fluidos

Ejercicio 1.- (RHK Cap. 17 Ej. 3) La ventana de una oficina tiene 3.43 m por 2.08 m. Como resultado del paso de una tormenta, la presión del aire exterior decae a 0.962 atm, pero en el interior la presión se mantiene en 1.00 atm. ¿Qué fuerza neta empujará a la ventana hacia afuera? Ejercicio 2.- (RHK Cap. 17 Ej. 7) El pulmón humano funciona contra una diferencial de presión de menos de 0.050 atm. ¿A qué profundidad del nivel del agua puede nadar un buceador que respire por medio de un tubo largo (snorkel)? Ejercicio 3.- (RHK Cap. 17 Ej. 13) Un tubo en U sencillo contiene mercurio. Cuando se vierten 11.2 cm de agua en la rama derecha, ¿a qué altura se elevará el mercurio en la rama izquierda a partir de su nivel inicial? Ejercicio 4.- (RHK Cap. 17 Ej. 18) Un barril cilíndrico tiene un tubo angosto fijo a la tapa, como se muestra en la figura junto con sus dimensiones. El recipiente está lleno de agua hasta la parte superior del tubo. Calcule la razón de la fuerza hidrostática ejercida sobre el fondo del barril y el peso del agua contenida en su interior. ¿Por qué no es igual a uno esta razón? (Despréciese la presencia de la atmósfera).

Ejercicio 5.- (RHK Cap. 17 Ej. 21) Una probeta de 12.0 cm de longitud llena de agua se hace girar en un plano horizontal en una centrifuga a 655 rev/s. Calcule la presión hidrostática en el fondo de la probeta. La boca de la probeta está a 5.30 cm del eje de rotación. Ejercicio 6.- (RHK Cap. 17 Ej. 33) Un bote de hojalata tiene un volumen total de 1200 cm 3 y una masa de 130 g. ¿Cuántos gramos de perdigones de plomo podría contener sin hundirse en el agua? La densidad del plomo es 11.4 g/cm3.

Ejercicio 7.- (RHK Cap. 17 Ej. 37) Un objeto cúbico de dimensión L = 0.608 m de lado y de peso W = 4450 N determinado en el vacío está suspendido de un alambre en un tanque abierto que contiene un líquido de densidad  = 944 Kg/m3, como se muestra en la figura. (a) Halle la fuerza total hacia abajo ejercida por el líquido y por la atmósfera sobre la parte superior del objeto. (b) Halle la fuerza total hacia arriba en el fondo del objeto. (c) Halle la tensión en el alambre. (d) Calcule la fuerza de flotación sobre el objeto usando el principio de Arquímedes. ¿Que razón existe entre todas estas cantidades? Ejercicio 8- (RHK Cap. 17 Ej. 41) Una esfera hueca de hierro flota casi completamente sumergida en agua, véase la figura. El diámetro exterior es de 58.7 cm y la densidad del hierro es de 7.87 g/cm3. Halle el diámetro interior de la esfera. Ejercicio 9.- (RHK Cap. 18 Ej. 3) La figura muestra la confluencia de dos corrientes que forman un río. Una corriente tiene una anchura de 8.2 m, una profundidad de 3.4 m, y una velocidad de 2.3 m/s. La otra corriente tiene 6.8 m de anchura, 3.2 m de profundidad, y fluye a razón de 2.6 m/s. La anchura del río es de 10.7 m y la velocidad de su corriente es de 2.9 m/s. ¿Cuál es su profundidad?

Ejercicio 10.- (RHK Cap. 18 Ej. 9) A veces, se prueban modelos de torpedos en un tubo horizontal por el que fluye el agua, muy similar al túnel de viento que se emplea para probar modelos de aeroplanos. Considere un tubo circular de 25.5 cm de diámetro interno y un modelo de torpedo, alineados a lo largo del eje del tubo, con un diámetro de 4.80 cm. El torpedo va a ser probado con agua que circula a razón de 2.76 m/s. (a) ¿A qué velocidad deberá fluir el agua en la parte no reducida del tubo? (b) Halle la diferencia de presión entre la parte no reducida y la parte reducida del tubo.

Ejercicio 11.- (LB Cap. 13 Ej. 85) Un tubo conduce agua sobre una colina de 0.10 km de altura, como se muestra en la figura. Pasa 1.0 m3 de agua por segundo, y el tubo tiene 12 cm de diámetro. ¿Cuál es la presión mínima que debe tener el agua en el punto A para que fluya de manera estable sobre la colina? ¿Cuánta potencia suministra la bomba? Ejercicio 12.- (RHK Cap. 18 Ej. 15) La figura muestra un líquido que está siendo descargado por un orificio practicado en un tanque grande y situado a una distancia h bajo la superficie del líquido. El tanque está abierto por arriba. (a) Aplique la ecuación de Bernoulli a una línea de corriente líquida que una a los puntos 1, 2 y 3, y demuestre que la velocidad de salida es: v  2gh . Esta ecuación se conoce como la ley de Torricelli. (b) Si el orificio estuviese curvado directamente hacia arriba, ¿a qué altura se elevaría la línea de corriente líquida? Ejercicio 13.- (RHK Cap. 18 Ej. 16) Un tanque está lleno de agua hasta una altura H. En una de sus paredes se taladra un orificio a una profundidad h bajo la superficie del agua (ver figura). (a) Demuestre que la distancia x desde la base de la pared hasta donde cae la corriente al suelo está dada por: x  2 h H  h  . (b) ¿Podría taladrarse un orificio a otra profundidad de modo que esta segunda corriente tuviese el mismo alcance? De ser así, ¿a qué profundidad? (c) ¿A qué profundidad debería esta el orificio para hacer que la corriente de salida caiga al suelo a la distancia máxima a partir de la base del tanque? ¿Cuál es esta distancia máxima?

Ejercicio 14.- (RHK Cap. 18 Ej. 21) Un sifón es un aparato para extraer líquido de un recipiente sin inclinarlo. Funciona como se muestra en la figura. El tubo debe estar lleno inicialmente, pero una vez se ha hecho esto, el líquido fluirá hasta que el nivel descienda por debajo de la abertura del tubo en A. El líquido tiene una densidad  y una viscosidad despreciable. (a) ¿A qué velocidad sale el líquido del tubo en C? (b) ¿Cuál es la presión del líquido en el punto más elevado B? (c) ¿Cuál es la mayor altura h posible a la que el sifón puede elevar el agua?

Ejercicio 15.- (RHK Cap. 18 Ej. 23) Una jarra contiene 15 vasos de jugo de naranja. Cuando se abre la canilla del fondo transcurren 12,0 s para llenar de jugo un vaso. Si dejamos la canilla abierta, ¿cuánto tiempo tardarán en llenarse los 14 vasos restantes hasta agotar el jugo?. Ejercicio 16.- (RHK Cap. 18 Ej. 31) Considérese el medidor de Venturi de la figura. Aplicando la ecuación de Bernoulli a los puntos 1 y 2, y la ecuación de continuidad, verifique que la velocidad del flujo en el punto 1 2  ,   gh esta dada por: v   A 2  a 2 